Kollisionserkennung bei Modellflugzeugen

[Jeti]

Hallo an Alle,

bei der ganzen Debatte um den Euro Hawk bin ich neulich von einem Freund von mir der viel Modellflugzeuge fliegt darauf angesprochen worden ob es möglich ist ein Kollisionswarnsystem in ein Modellflugzeug einzubauen. Ich fand die Fragestellung ziemlich interessant auch wenn ich ehrlich gesagt noch nicht so tief in der Materie drin stecke um da wirklich vollmundig eine Meinung abzugeben. Aber ich habe mich mal ein bisschen damit beschäfftigt und wollte die Frage mal in den Raum stellen:

1. Rahmenbedingungen:

- Fluggeschwindigkeit: 150-200km/h
- Frühwarnzeit: 5 Sekunden
- Abtastbereich: Nach Vorne aber dort natürlich mit möglichst großem Winkel nach oben und zu den Seiten um evtl. andere Flugzeuge zu finden mit denen man Kollidieren könnte
- Das Systen ist nur in unserem Flugzeug verbaut und benötigt keine anderen Maßnahmen (z.B. Reflektionsstreifen an Bäumen oder sowas)

2. Meine Überlegungen:

- Bei einer Fluggeschwindigkeit von 200km/h legt das Flugzeug grobe 55m/s zurück. Das heißt man Müsste ein Objekt spätestens 275 bis 300m im Vorfeld erkennen (vorrausgesetzt wir vernachlässigen einfach mal die Eigengeschwindigkeit des anderen Flugzeuges. Sonst müssten wir wenn das andere Flugzeug auch 200km/h schnell fliegt natürlich eine Entfernung bis 600m überwachen)
- US und IR fallen meines wissens bei diesen Entfernungen weg. Übrig bleibt soweit ich das sehen kann nur Radar oder Laserentfernungsmessung.

3. Ansätze:
- Für Radar habe ich beim Googeln keine Sensoren gefunden die annähernd so Leistungsstark wären das sie die Gewünschte Entferung abdecken könnten. Das kann aber natürlich auch an meiner Suche liegen

-Laser hat das Problem das eine Messung nur punktuell erfolgt wir aber einen Raum abtasten wollen. Also müsste man den Laser (ähnlich wie den Elektronenstrahl bei alten Röhrenfernsehern) evtl. über spiegel umlengen und so den ganzen Raum abtasten... ähnlich wie ein Laser-Spirograph bloß mit anschließender Messung. Über die Stellung der Spiegel könnte dann auch der gesamte Bereich abgetastet werden. Leider weiß ich nicht ob die Laserquellen die man als Privatmensch bekommt (und bezahlen kann) die Leistung haben.

Was meint Ihr? Gibt es noch andere Wege sowas zu realisieren? Die von mir vorgeschlagenen Lösungen sind ja doch schon ganzschön kompliziert. Oder kommt das nur mir so kompliziert vor .

Gruß
Jeti

[HeXPloreR]

Hallo Jeti,

ich versuche es mal: Möglich ist das schon, allerdings wird es die Kapazität einen (kleinen/normalen) Modellflugzeugs vermutlich um ein vielfaches Übersteigen (Suche: "DARPA - autonome Fahrzeug"). Dazu wäre es hilfreich wenn das oder die anderern Flugzeuge auch damit ausgestattet wären, damit diese dann auch eine Kollision entgegenwirken könnten.

Aus diesem Grund tendiere ich zu "Laser Tag" Systemen - also ein System was auf mindestens zwei Objekten angebracht ist. Ein Laser in Flugrichtung (vielleicht mitlenkend) des einen Flugzeugs und ein Sensorsystem auf dem Anderen, und natürlich anders herum genauso - allerdings fehlt da ein wichtiger Faktor: unbekannte Objekte (Bäume, Häuser, Menschen...) Aber wenn es nur um Kollision zwischen Flugzeugen geht vielleicht eine Idee wert. Und dafür benötigt man auch nicht gleich nen eigenes Kraftwerk an Bord.

...Bilderkennung? - wird ähnliche Problem haben.

[ranke]

Für bemannte Flugzeuge gibt es schon eine relativ kompakte Lösung: http://de.wikipedia.org/wiki/FLARM

[HeXPloreR]

Ja, das ist doch genau das was gesucht wird. Würde das nicht den Zweck erfüllen? Natürlich ist mir GPS wieder nicht in den Sinn gekommen

Jetzt muss man das nur noch an der Fernbediener weiterleiten.

[Jeti]

Naja eine der Bedingungen ist das das Gerät nur in unserem Flugzeug verbaut sein darf. Da nicht davon auszugehen ist das alle anderen Modellflieger sich da anschließen. Außerdem sollte man auch in der Lage sein z.B. kollisionen mit dem Boden oder Bäume abzufangen, da die viel häufiger Schuld an der Zerstörung eines Modellflugzeuges sind als andere Flugzeuge

[ranke]

Für eine Kollisionsvermeidung mit dem Gelände bietet es sich an, eine entsprechende Karte der Geländeformation zu erstellen.
Im Militärflug erfasst man das Terrain mit einem Radarsensor um z.B. einen Konturenflug abzusichern. Mit einem optischen Sensor bekommt man jede Wolke als Hindernis erkannt. Ich denke, dass eine entsprechende Sensorik (ob optisch oder Radar) äußerst anspruchsvoll ist, speziell mit den Nebenbedingungen bezüglich Gewicht, Volumen und aufgenommener Leistung. Wohl eher nichts für Amateure.

[Geistesblitz]

Mal so von jemandem ohne Modellflugerfahrung:
Ist es nicht so, dass der Flieger sowieso in den seltensten Fällen stumpf geradeaus fliegt? Das System müsste im Prinzip in der Lage sein, den Flug des Fliegers und die Bahn eines sich eventuell bewegenden Hindernisses zu "antizipieren", was ich mir bei so einem kleinen Gerät für Hobbybastler so gut wie unmöglich vorstelle.
Obwohl, es könnte vielleicht doch schon reichen, ein Warnsignal zu erhalten, wenn etwas im gefährlichen Bereich vor dem Flugzeug ist. Wenn es dann gleich wieder verschwindet (gegnerischer Flieger) ist es ja auch nicht mehr im Weg. Vielleicht könnte man es auch so aufbauen, dass der Sensor etwas mitschwenkt, wenn man nach oben bzw. unten steuert, um sich an die angestrebte Flugbahn anzupassen, ähnlich wie Kurvenlichter bei KFZ, nur eben vertikal. Und ich weiß nicht, ob das was bringen würde, aber vielleicht könnte man auch irgendwie identifizieren, ob etwas mehr von links oder rechts kommt und das Warnsignal entsprechend über einen Stereokopfhörer ausgeben lassen.
Das sind aber alles nur Ideen, wie gesagt, ich hab eigentlich keine Ahnung von Modellflug, mag aber trotzdem gerne Vorschläge bringen.

[White_Fox]

Es kommt wohl sehr stark darauf an, was du als Modellflugzeug definierst.

Meinst du sowas:


Oder geht es eher in diese Richtung:




Für kleine Modelle wird das nix. Aber für ein Flugzeug das noch drei bis fünf Kilogramm tragen kann könntest du dich mal mit der Funktionsweise von Barcode-Scannern vertraut machen und die gewonnenen Erkenntnisse mit denen von Laserentfernungsmessgeräten kreuzen. Dort werden die Laserstreifen durch eine einzelne Laserdiode erzeugt, deren Strahl über einen rotierenden Spiegel verteilt wird. Die Laserstriche sind nur ein schnell wandernder Punkt. Damit könntest du zumindest in einer Ebene und vllt in mehreren Winkeln messen.

Das ist nur ein kleiner Denkansatz, ich wäre da trotzdem pessimistisch. Neben Messdaten bräuchtest du noch Auskunft über die genaue Richtung, Fluglage, Geschwindigkeit und Höhe des eigenen Flugzeugs-und das alles zu erfassen und auszuwerten ist schon ne ordentliche Herausforderung.

[HeXPloreR]

... sollte man auch in der Lage sein z.B. kollisionen mit dem Boden oder Bäume abzufangen, da die viel häufiger Schuld an der Zerstörung eines Modellflugzeuges sind als andere Flugzeuge

Dann sollte man so schnell fliegenden Modellflugzeuge anderen überlassen. Solche Flugzeuge werden doch wohl hoffentlich in Gebieten geflogen wo es relativ wenig Bäume im Weg gibt? Ich stelle mir jedenfalls vor das es so sein sollte Und der Boden..naja, der ist meist nun mal da.

EDIT: Aber keine Frage, eine technische Herausforderung ist es allemal. Und ich möchte die Idee garnicht kaputt reden.

[PsiQ]

Wenn ihr im Bereich des Modellbaus seid, wo inzwischen viele einen zwei-wege-funk verwenden,
kannst du das Rücksignal der anderen flieger anpeilen und hast damit schonmal deren position. Aber keine richtung oder sonstiges
Dafür müsste man eben die peilantennen in alle richtungen 360° ums flugzeug legen und auswerten...
AAAAber funkpeilung ist teuer

Daher ist es beim Modellflug sicherlich einfacher, mit einem funkscanner die entsprechenden frequenzen anzuschauen (2.4ghz, 35mhz 40mhz..)
und dann zu schauen wo die herkommen.

Ich persönlich halte es für viel schwieriger ein anders Ziel in der Luft zu treffen,
als mit etwas Glück einfach daran vorbeizufliegen. Damit hat auch jede Flakbesatzung zu kämpfen.

In der Luftfahrt passiert das auch sehr selten, die Wahrscheinlichkeit ist aber sogar höher (ohne ID-Sender und Warner), da Luftkorridore mit höhenvorgaben existieren.

Ein solcher Radar (Zulassung...) oder sonstige Laserscanner (Zulassung, Stärke) Entwickung ist aber bestimmt um ein vielfaches teurer als das Modell 4 mal zu kaufen und 3 mal im Keller einzulagern bis zum Crash.