Über das Projekt
Projektvorhaben
Entwicklung eines KI-gestützten, dezentralen Multi-Agenten-Drohnensystems zur großflächigen Umweltbeobachtung mittels Panoramabilderstellung und Zeitreihenanalyse
Projektmotivation
Vor dem Hintergrund des zunehmenden Bedarfs an präziser Umweltbeobachtung, beispielsweise in der Landwirtschaft, Forstwirtschaft oder im Naturschutz, gewinnen skalierbare, autonome Sensornetzwerke an Bedeutung. Besonders klein- und mittelständische Betriebe benötigen flexible, kostengünstige Lösungen zur Erhebung und Analyse großflächiger Umweltdaten. Einzelne Drohneneinsätze stoßen dabei oft an Grenzen hinsichtlich Flächenabdeckung, Analyseautomatisierung und Interoperabilität. Gefragt sind daher intelligente Systeme, die effizient arbeiten, sich flexibel erweitern lassen und auch langfristige Veränderungen im Blick behalten können.
Projektbeschreibung
Im Projekt SmartFarmScape wird ein innovatives Drohnensystem entwickelt, das sich deutlich von herkömmlichen Agrardrohnen abhebt. Anstatt auf einzelne, zentral gesteuerte Drohnen mit hoher Rechenleistung zu setzen, verfolgt das Projekt einen dezentralen, skalierbaren Multi-Agenten-Ansatz: Mehrere kostengünstige Drohnen agieren als koordiniertes Team innerhalb eines selbstorganisierenden Mesh-Netzwerks. Die Organisation als Drohnenformation erlaubt eine flächendeckende Erhebung von Umweltdaten – effizienter, flexibler und robuster als bisherige Lösungen.
Zentrale Innovation ist die Drohne-zu-Drohne-Kommunikation, die es erlaubt, Steuerungs- und Aufgabenlogik dynamisch im Verbund zu verteilen. Dadurch kann das System nicht nur bei Ausfall einzelner Drohnen weiterarbeiten, sondern skaliert auch flexibel mit der Anzahl der eingesetzten Geräte. Komplexe Berechnungen, etwa zur Panorama-Erstellung oder Objekterkennung mittels KI, werden dabei auf ein begleitendes Edge-Device am Boden ausgelagert.
Der gesamte Prozess gliedert sich in mehrere Stufen: Die aufgenommenen Einzelbilder der Drohnen werden durch merkmalsbasiertes Stitching zu hochauflösenden Panoramen zusammengesetzt. Ein neuronales Netz analysiert anschließend diese Panoramen, erkennt z. B. Bäume, erfasst deren Positionen und ermittelt ihren Zustand. Bei regelmäßiger Wiederholung solcher Flüge kann mit Hilfe einer KI-Zeitreihenanalyse die zeitliche Veränderungen – etwa Wachstum, Blattverlust oder Krankheiten – automatisch identifiziert werden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Agrardrohnen, die meist einzeln operieren und ihre Daten zur Nachbearbeitung in die Cloud senden, ermöglicht SmartFarmScape eine unmittelbare, koordinierte und adaptive Datenerhebung in Echtzeit. Damit eröffnet das Projekt völlig neue Möglichkeiten für die kosteneffiziente, KI-gestützte Umweltbeobachtung – besonders in abgelegenen Regionen oder dynamischen Einsatzgebieten ohne feste Infrastruktur.
Förderung
Förderkennzeichen
KK5659201FG4