Best Practice

Drone4Parcel5G

01.01.2022-31.12.2023

Projekttitel:
Drone4Parcel5G

Fördergeber:
Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen

Konsortialführer:
Fachhochschule Südwestfalen

Projektkonsortium:
NOWEDA Apothekergenossenschaft eG, Third Element Aviation GmbH, Karl Koerschulte GmbH, GTS Systems and Consulting GmbH, TeleKommunikationsGesellschaft Südwestfalen mbH, Wirtschaftsförderung Kreis Soest GmbH

Projektbeschreibung:

Der Einsatz von Drohnen in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen gewinnt aktuell immer mehr an Bedeutung. Besonders im Logistiksektor finden Drohnen immer häufiger Anwendung und sind damit wichtiger Bestandteil der digitalen Transformation. Der Betrieb autonomer Drohnen(-schwärme) geht über aktuelle Anwendungsbereiche noch hinaus und benötigt ganz neue Ansätze zum sicheren und effizienten Betrieb der Drohnen(-schwärme). Mit dem Ausbau der neuen Mobilfunkgeneration 5G mit hohen Datenraten und kurzen Latenzzeiten sowie maximaler Verbindungsstabilität wird die Grundlage für einen sicheren und autonomen Einsatz gelegt. Die bisher eingesetzten, proprietären Lösungen sind nicht geeignet für eine notwendige Generalisierung zwischen unterschiedlichsten Herstellern, die den gleichen Luftraum nutzen. Die 5G-Spezifikation bietet diese herstellerübergreifende und global verfügbare Methodik.

Im Unterschied zu etablierten Verfahren aus der Verkehrsluftfahrt sollen Drohnen ohne festgelegte Start- und Landeplätze, die feste Flugkorridore ermöglichen, operieren. Stattdessen kann potentiell jeder Ort potentieller Start- und Landeplatz sein. Insgesamt erfordert diese Ausgangssituation ein völlig neues Konzept zur dynamischen Bahn- und Flugkorridor-Planung und adaptiver Anpassung an neu hinzukommende Teilnehmer im Luftraum (Ad-Hoc-Korridore). Solche Konzepte benötigen einen hohen und kontinuierlichen Datenaustausch mit dezentralen Teilnehmern, der durch 5G abgedeckt werden kann. Um bei einem Einsatz von Drohnen den „Fuhrpark“ bestmöglich steuern zu können, ist eine systematische Allokations-, beziehungsweise Tourenplanung notwendig.

Das Ziel einer solchen Planung ist die Minimierung der Fuhrpark-Kosten bei Einhaltung eines vorgegebenen Leistungsniveaus bei gegebenem Budget. Derzeit ist kein System zur Planung und Bewegungssteuerung von Lieferflügen mittels Paket-Drohnen auf Basis der 5G-Funktechnologie verfügbar. Daher wird im Rahmen dieses Forschungsvorhabens angestrebt, ein solches System zu entwickeln und mithilfe eines Testfeldes die entwickelten Verfahren zu validieren.

Innovation für den Wirtschaftsstandort NRW

Durch die einzigartige Kombination der Kompetenzen in der Drohnenherstellung, der zugehörigen Softwareentwicklung bezüglich Steuerung und Bahnplanung sowie der Logistik und zugehörigen Software zur Allokationsplanung und -optimierung wird für vielversprechende Anwendungen aus dem pharmazeutischen und industriellen Sektor gezeigt, wie die Zustellung durch Drohnen mithilfe von 5G im Betrieb von Drohnenschwärmen geplant und sicher durchgeführt werden kann. Dies stärkt in der gesamten Wertschöpfungskette und dem Lebenszyklus der Drohnen (-herstellung) und Software (-entwicklung) sowie in zeitkritischen und bisher nicht ausreichend effizienten Supply Chains den Innovations- und Wirtschaftsstandort NRW nachhaltig. 5G stellt für diese Anwendungen die Schlüsseltechnologie der digitalen Transformation dar, um die dafür erforderliche Qualität, Geschwindigkeit und Kapazität der Vernetzung und Datenübertragung bereit zu stellen. Durch die Vielzahl von Sendern (Drohnen und Basisstationen) auf kleinem Raum ist die entschieden höhere Datenübertragungsrate und die niedrigen Latenzzeiten im Vergleich zum jetzigen Standard 4G wichtig, um in Echtzeit überwachen und sicher steuern zu können. Sicherheitstechnische Aspekte (max. Anzahl von Drohnen in einem Raum, Kollisionsfreiheit etc.) zählen dabei durch die Möglichkeit zur Echtzeitkommunikation insbesondere zu den Innovationspotentialen des Einsatzes von 5G, sodass 5G für die notwendige Sicherheit im realen Betrieb von Drohnenschwärmen sorgt. Der Proof of Concept in der Anwendung gemeinsam mit den erworbenen Erfahrungen und der ausgewerteten Datenbasis geben die Grundlage für regelungstechnische Aspekte in der zukünftigen Gesetzgebung für autonomen Drohnenflug von Schwärmen unterschiedlicher Hersteller und Betreiber der Hard- und Software.

 

 

 

Ansprechpartner

Lukas Ostermann
Wissenschaftlicher Mitarbeiter