Neuartige Methode zur Erstellung von Unterwasserkarten

Dr. Andreas Birk, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der Constructor University in Bremen, und sein Doktorrand Tim Hansen haben ein innovatives Verfahren zur Verarbeitung von Sensordaten entwickelt, das die Erstellung von Unterwasserkarten in Echtzeit und in besserer Qualität als mit bisherigen Methoden ermöglicht.

Die Daten von genauen Unterwasserkarten stammen herkömmlicherweise von Sonaren, die mit mehreren Abtaststrahlen gleichzeitig die Umgebung erfassen. Mit der von den Wissenschaftlern der Constructor University entwickelten Methode können auch sehr einfache und erheblich kostengünstigere Sonare verwendet werden. „Im Vergleich zum Stand der Technik kann unser Verfahren mit erheblich einfacheren Sensoren genutzt werden und produziert Karten in besserer Qualität“, sagt Birk.

Prof. Dr. Andreas Birk und Kollege Tim Hansen mit einem der Unterwasser-Roboter. (c) Constructor University

Es basiert auf einer neuen Form der Signalverarbeitung, der sogenannten „Synthetic Scan Formation.“ Das Verfahren nutzt eine erste grobe Lokalisierung des Roboters, um aus den Sonardaten einen Scan, eine lokale Erfassung der Umgebung, zu formen. Dieser wird mit anderen Scans registriert, d.h. aufgrund der darin enthaltenen Informationen werden räumliche Bezüge zwischen den Scans hergestellt. Die Wiederholung dieses Verfahrens erlaubt es, immer bessere Scans zu erstellen. Aufgrund der Schnelligkeit des Verfahrens, ist sogar die Erzeugung von Karten in Echtzeit möglich.

Erprobt haben die Wissenschaftler ihre Software unter anderem im U-Boot Bunker Valentin in Bremen-Farge, einem der größten Rüstungsprojekte der Kriegsmarine während der NS-Zeit. Mit dem neuen Verfahren, das in einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierten Projekt entwickelt wurde, haben sie die schwer zugänglichen und unter Wasser stehenden Räume erfolgreich kartographiert.

Unter dem Titel „Synthetic Scan Formation for Underwater Mapping with Low-Cost Mechanical Scanning Sonars“ sind die Forschungsergebnisse der Wissenschaftler jetzt im Fachmagazin „IEEE Explore“ als Open-Source erschienen. Birk möchte seine Ergebnisse einem möglichst großen Kreis zur Verfügung stellen, deshalb ist auch der Quellcode allgemein zugänglich. Auch Industriekooperationen sind denkbar.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Andreas Birk | Professor für Elektrotechnik und Informatik
abirk@constructor.university | Tel.: +49 421 200-3113

Weitere Informationen:

https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023.3312186

www.constructor.university