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Offshore Wind Farm Delivery with Autonomous Drones: A Holistic View of System Architecture and Onboard Capabilities

Schopferer, Simon und Schitz, Philipp und Spiller, Mark und Donkels, Alexander und Nagarajan, Pranav und Krause, Fabian und Schirmer, Sebastian und Dauer, Johann C. und Cain, Sebastian und Schneider, Vincenz (2025) Offshore Wind Farm Delivery with Autonomous Drones: A Holistic View of System Architecture and Onboard Capabilities. Drones, 9(4) (295). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/drones9040295. ISSN 2504-446X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2504-446X/9/4/295

Kurzfassung

Maintenance of offshore wind farms requires the transportation of tools and spare parts in close coordination with the deployment of technicians and the cost-intensive shutdown of the wind turbines. In addition to ships and helicopters, drones are envisioned to support the offshore transportation system in the future. For cost-efficient and scalable offshore drone operations, autonomy is key to minimize the required infrastructure and personnel. In this work, we present a system architecture that integrates the key onboard capabilities for autonomous offshore drone operations: onboard mission and contingency management, en-route trajectory planning, robust flight control, safe landing, communication management, and runtime monitoring. We also present technical solutions for each of these capabilities and discuss their integration and interaction within the autonomy architecture. Furthermore, remaining challenges and the feasibility of autonomous drone operations for offshore wind farm cargo delivery are addressed, contributing to the realization of this vision in the near future. The work presented here summarizes the results of autonomous cargo drone operations within the UDW research project, a joint project between the German Aerospace Center (DLR) and the energy supplier EnBW.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213658/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Offshore Wind Farm Delivery with Autonomous Drones: A Holistic View of System Architecture and Onboard Capabilities
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schopferer, SimonSimon.Schopferer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5254-3961182048408
Schitz, Philippphilipp.schitz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7365-3430182048409
Spiller, Markmark.spiller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-9612-5671182048410
Donkels, Alexanderalexander.donkels (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nagarajan, Pranavpranav.nagarajan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1172-4365182048421
Krause, Fabianfabian.krause (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-1328-1087182048431
Schirmer, Sebastiansebastian.schirmer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4596-2479NICHT SPEZIFIZIERT
Dauer, Johann C.Johann.Dauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8287-2376NICHT SPEZIFIZIERT
Cain, SebastianSebastian.Cain (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schneider, Vincenzv.schneider (at) enbw.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 April 2025
Erschienen in:Drones
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9(4)
DOI:10.3390/drones9040295
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2504-446X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:safe autonomy; drone delivery; offshore wind farms; trajectory planning; flight control; mission and contingency management; connectivity; runtime monitoring; safe operation monitoring
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Unbemannte Flugsysteme
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugsystemtechnik > Unbemannte Luftfahrzeuge
Institut für Flugsystemtechnik
Hinterlegt von: Schopferer, Simon
Hinterlegt am:11 Apr 2025 11:08
Letzte Änderung:14 Apr 2025 13:32

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