Bahnbrechende Datenverarbeitungsmöglichkeiten für das Weltall
Weltraumroboter lassen uns unseren Kosmos immer besser verstehen und haben eine wichtige Funktion bei der Bereitstellung von Dienstleistungen für die Menschen auf der Erde. Für Planeten bestimmte Raumfahrzeuge (Roboter) wie etwa Orbiter, Lander und Rover führen an Körpern im Weltraum, beispielsweise auf dem Mond, dem Mars und sogar auf Asteroiden, Grundlagenforschung durch. Raumfahrzeuge wie Kommunikationssatelliten oder die Internationale Raumstation, die in einer Erdumlaufbahn kreisen, werden von speziell dazu bestimmten Maschinen, Orbital-Weltraumrobotern, gewartet oder bedient. All diesen Robotern gemeinsam ist die Erfassung, Verarbeitung und Nutzung großer Mengen an Echtzeitdaten, mit deren Unterstützung sie ihre Arbeit gut erledigen können. Damit die Fülle an von Sensoren aller Art erkannten Umweltdaten für die Weltraumroboter einen Sinn ergeben, hat das EU-finanzierte Projekt InFuse einen gemeinsamen Datenfusionsrahmen (Common Data Fusion Framework, CDFF) erschaffen. Unterstützung für die Fachwelt der Weltraumroboter Dem Projektkoordinator Jeremi Gancet zufolge „besteht InFuse aus einem Satz von Softwarealgorithmen und -instrumenten, die eine Zusammenfassung elementarer Datenfusionsfunktionen zu größeren Modulen gestatten, welche die spezifischen Anforderungen einer Datenfusion erfüllen.“ Es gibt über 15 Datenfusionsalgorithmen, welche die Informationen von mehr als 40 Datenfusionssensorknoten zusammenführen. Mithilfe der Methoden und Instrumente von InFuse wird es wesentlich einfacher werden, Software für das Weltall zu entwickeln und sie im frühen Prototypenstadium zu bewerten, womit der Prozess in Hinsicht auf Kosten und Zeit optimiert wird. Um ihren Einsatz sowohl im Weltraum als auch in anderen Sektoren zu optimieren, hat das Konsortium den CDFF in Form einer quelloffenen Software zur Verfügung gestellt. Zu den terrestrischen Anwendungen außerhalb des Weltraums gehören Inspektionsroboter (unter Wasser, luft- oder bodengestützt), autonome Fahrzeuge und agile Roboterfertigung. Mehr als nur Daten fusionieren Über die Schaffung der freien Zugänglichkeit des CDFF für die Raumfahrtindustrie und darüber hinaus vereint InFuse die strategischen Weltraum-Forschungscluster (Strategic Research Cluster, SRC) zur Weltraumrobotik innerhalb von Horizont 2020. Als eine der sechs den Ersteinsatz betreffenden Finanzhilfen (Operational Grant, OG) im strategischen Forschungscluster, die auf technische Herausforderungen abzielen, wird der CDFF von InFuse in die Softwarearchitektur aller Robotikplattformen integriert, die zur zweiten Welle der operativen Finanzhilfen gehören. Die Koordinierung von Forschung in großen Konsortien ist schon Herausforderung genug. Die Abstimmung der Arbeit aller OG innerhalb des SRC stellte eine zusätzliche Herausforderung dar. Der SRC schuf jedoch mithilfe von häufigen Gesprächen und Interaktionen eine stimulierendes Arbeitsumgebung, in der hervorragende Ergebnisse erzielt wurden. So unterstützen beispielsweise 3D-Modelle der Umgebung sowie Schätzungen der Roboterposition zwecks Lokalisierung das Schwesterprojekt ERGO bei der Planung und Verifizierung von Roboterbahnen zur zielorientierten autonomen Erkundung. InFuse unterstützt außerdem die Assimilierung und Verarbeitung von durch Sensoren erzeugte Daten im Rahmen des Projekts I3DS. Die gesamte Softwareplattform wird in das speziell für das Weltall und andere kritische Anwendungen entwickelte Weltraumrobotik-Steuerungs- und Bediensystem ESROCOS eingebunden. Ein echter Meilenstein war im Herbst 2018 die Erprobung und Validierung des CDFF bei Planetenrover-Prototypen in einer dem Mars ähnlichen Umgebung in Marokko. Hier bot sich die Gelegenheit, realistische Daten zu erfassen. Es konnte außerdem bestätigt werden, dass die Aufgabe des Projekts erfüllt wurde. Auch wenn das Projekt offiziell abgeschlossen ist, plant InFuse die Fortsetzung der Entwicklung seines CDFF, die weitere Verbesserung der vorhandenen Software sowie das Hinzufügen neuer Datenfusionsalgorithmen. So bildet der Himmel im Fall von InFuse keineswegs die Grenze.
Schlüsselbegriffe
InFuse, Weltraum, Daten, Roboter, CDFF, Software, Weltraumroboter, Datenfusion, Algorithmus, Sensor, Raumfahrzeug, Satellit
