Entwicklung eines Software-Tools zur Auslegung eines Multirotor-Systems zum Abfangen und Abtransportieren eines Intruder-UAV

Abstract

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines Software-Tools zur Entwicklung eines Multicopter-Systems zum Abfangen und Abtransportieren eines Intruder-UAV. Zu diesem Zweck werden zunächst die nötigen theoretischen Grundlagen zur Auswahl relevanter Multicopter-Komponenten analysiert und die Kernparameter dieser identifiziert. Weiterhin wird das verwendete Hardware-Framework zur Detektion und Trajektorienanalyse der Intruder-Drohne vorgestellt. Für die Entwicklung der Software wird zunächst eine Analyse der relevanten Marktsegmente sowie eine Auswahl der gebräuchlichsten Drohnen aus diesen Segmenten vorgestellt. Es folgt die Beschreibung der vom Projekt vorgegebenen Abfangmission. Dem schließt sich eine Analyse der möglichen Abfangmethoden und eine Vorstellung der bereits am Markt existierenden Systeme an. Mithilfe einer Bewertungsmatrix werden Rückschlüsse auf die geeignetsten Abfangmethoden gezogen. Die Auslegungssoftware bestimmt die optimale Konfiguration iterativ und versucht die Gesamtmasse der Abfang-Drohne zu minimieren. Hierzu kann der Benutzer zu analysierende Grundkonfigurationen auswählen und eine Intruder-Drohne definieren. Die Auslegungssoftware bestimmt daraufhin passende Antriebskomponenten und die daraus resultierenden Flugleistung. Mithilfe der gewonnenen Daten kann die Erfüllbarkeit der Mission verifiziert und Parameter wie zum Beispiel Stromverbrauch oder Missionsdauer der Abfang-Drohne bestimmt werden. Im Vergleich der gewonnenen Daten des Antriebssystems mit gemessenen Daten des Herstellers ergibt sich eine hohe Übereinstimmung. Im Folgenden werden verschiedene Beispielmissionen mit unterschiedlichen Intruder-Drohnen analysiert und die von der Software ermittelte optimale Konfiguration vorgestellt. Beim Vergleich mit am Markt bestehenden Systemen ergeben sich ähnliche Gesamtmassen. Abschließend wird ein Ausblick auf potenzielle Folgeprojekte zur Verbesserung der Auslegungssoftware gegeben.