Einführung
Wir, die EXAgT GmbH, haben zusammen mit dem Lehrstuhl für Agrarsystemtechnik der TuDD das Projekt Boniturschwarm ins Leben gerufen um eine Lösung für die zur Zeit noch ausbaufähige Flächenleistung von Kleindrohnen zu finden. Das Projekt wird gefördert im Förderprogram „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“, ein Förderprogramm des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

Das Problem
Bei einem Auftrag für eine Drohnenbonitur wurden die Grenzen von kleinen, handelsüblichen Drohnen schnell sichtbar: Aufgrund der benötigten Einzelpflanzenerkennung muss die genutzte Drohne sehr niedrig fliegen und damit auch mit einer sehr kleinen Feldabdeckung. Die Abarbeitung des Auftrags dauerte sehr lange, u.a. durch den häufigen Wechsel der Akkus der Drohne.

Drohnen haben sich in den letzten Jahren zu unverzichtbaren Hilfsmitteln in der Landwirtschaft entwickelt. Beide Projektpartner nutzen sie bereits seit Jahren, um Pflanzenparameter und Versuchsgeometrien zu erfassen. Die zeitnahe Verfügbarkeit dieser Daten ist für die Steuerung landwirtschaftlicher Prozesse von entscheidender Bedeutung.

Allerdings stoßen die aktuellen Technologien an ihre Grenzen. Die hohe Nachfrage nach detaillierten Pflanzeninformationen führt zu einem Zielkonflikt zwischen räumlicher Auflösung und Flächenleistung. Um die Produktivität des Drohneneinsatzes weiter zu steigern und neue Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen, sind innovative Lösungen erforderlich.

Die Lösung
Ein Schwarm aus kostengünstigen Drohnen, der verschiedene Aufgaben parallel oder nacheinander bewältigt, bietet eine flexible und produktive Lösung für Bonituren von Schlägen, ohne dass spezialisierte Piloten erforderlich sind.
Dies spart Anschaffungskosten, da selbst ein Schwarm kleiner Drohnen günstiger ist als eine handelsübliche größere Drohne sowie Aufwand bei der Pilotenausbildung.

Mit diesem Projekt tragen wir somit zu einer breiteren Anwendung der Drohnentechnik in der Praxis bei.

Verlauf und Fortschritt des Projektes

Das Projekt hat im wesentlichen drei Teile. Erstens ist das die Entwicklung einer Planungssoftware für den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Drohnen in der Feldbonitur, zweitens die Auswahl und Konfiguration sowie Anpassung einer Photogrammetriesoftware für die schnellere Verarbeitung von den durch die Drohnen gemachten Bilder. Drittens der Praxiseinsatz, die Festlegung der Anforderungen und Einsatzszenarien für den Drohnenschwarm aufgrund der Erfahrungen aus den Befliegungen mit einer Einzeldrohnen sowie der Kontakt und die Absprache mit landwirtschaftlichen Praxisbetrieben. Alle diese Teilprojekte werden gleichzeitig abgearbeitet.

Teilprojekt 1: Planungssoftware Drohnenschwarm

Einen Drohnenschwarm zu steuern hat inhärente Risiken: Die Drohnen können miteinander kollidieren, sie können verloren gehen, sie können den Drohnenpiloten überlasten, unüberwacht in Flugverbotszonen fliegen oder andere Unfälle verursachen. Eine manuelle Steuerung mehrerer Drohnen ist somit nicht praktisch umsetzbar. Das heißt, dass die Anwendung mehrerer Drohnen mithilfe von automatisch geplanten Flugrouten erfolgen muss. Die Planung dieser Flugrouten erfolgt mithilfe von Software entwickelt durch die TU-Dresden.

Teil 2: Photogrammetriesoftware

Die Verarbeitung von Drohnenfotos ist zurzeit ein sehr zeitaufwändiger Prozess. Er kann außerdem oft nicht an dem Ort der Befliegung durchgeführt werden, sondern muss nach der Befliegung im Büro erfolgen. Das bedeutet, das durch die nachfolgende photogrammetrische Verarbeitung das Boniturergebnis sehr verzögert zur Verfügung steht. Durch die Auswahl und Konfiguration sowie Anpassung einer Photogrammetriesoftware die die Bilder vor Ort auswerten kann, wird der Prozess vom Auftrag bis Ergebnis wesentlich beschleunigt. Diese Aufgabe übernimmt die EXAgT.

Teil 3: Praktische Anwendungen

Der finale, langfristige Erfolg eines Projektes hängt stark davon ab, dass dessen Ergebnis einen Tatsächlichen nutzen in der Praxis bringt. Um das zu gewährleisten, werden mehrere Maßnahmen unternommen. Zum einen werden mithilfe von Bonituren mit Einzeldrohnen die praktischen Szenarien und Anforderungen für den Schwarm festgelegt. Zum zweiten stehen wir in ständigem Kontakt mit unseren Praxisbetrieben, um sicherzugehen, das der Boniturschwarm auf die praktischen Bedürfnisse der Landwirte angepasst wird. Als Letztes werden die Projektteilnehmer praktisch weitergebildet, um zusätzliche Expertise im Anwendungsgebiet zu erhalten.