Projekt A.H.E.A.D.

A.H.E.A.D: autonomous humanitarian emergency aid devices

Dieses Diagramm visualisiert das gesamte Szenario und Konzept eines ferngesteuerten LKW- und Lebensmittellieferkonvois.

Kooperative ferngesteuerte Fahrzeuge und Technologien aus Erdbeobachtungen von Satelliten und Flugzeugen werden humanitäre Hilfe an Orten leisten, an denen menschliche Hilfskräfte gefährdet sind.
Das lokale Kontrollzentrum (LMOC) wird mit globalen Zentren (GMOC) zusammenarbeiten.
MAV-Drohnen können die nahe Umgebung des Konvois auskundschaften und als Relais fungieren.

Das Welternährungsprogramm der Vereinten Nationen (WFP) ist die größte humanitäre Organisation der Welt und unterstützt jedes Jahr mehr als 80 Millionen Menschen in rund 80 Ländern mit Nahrungsmitteln. Aufgrund der zunehmenden Zahl tödlicher Angriffe auf Konvois für humanitäre Hilfe, fühlt sich das WFP verpflichtet, Möglichkeiten zu schaffen, Hilfsgüter ohne Risiko für Leib und Leben der Fahrer an ihren Bestimmungsort zu bringen, z.B. mit ferngesteuerten LKWs. In diesem Kontext hat das WFP das DLR um Unterstützung gebeten. Diese sowohl technisch als auch organisatorisch anspruchsvolle Aufgabe erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Instituten des DLR, beteiligten Unternehmen und dem World Food Programm.

Warum A.H.E.A.D.?

In den meisten Fällen ist die Gefahrenzone nur eine kurze Strecke, die letzte Etappe der Lieferkette -> Last Mile Delivery.
Dieses Projekt erweitert den Wirkungsbereich humanitärer Hilfe um mögliche Einsatzgebiete, die erreicht werden könnten.
Die Lieferung mit Trucks schafft im Vergleich zu Lieferungen per Luft ein sehr große Kostenersparnis.
Die Lieferung mit Trucks ist umweltschonender als Lieferungen mit Flugzeugen.

Im Projekt A.H.E.A.D. werden die erforderlichen DLR-Technologien synergetisch zusammengeführt. Diese betreffen das Zusammenspiel von Fernsteuerung und halbautonomem Fahren, spezielle Fahrzeugkomponenten, Fahrerassistenzsysteme, Fernsteuerung über große Entfernungen, intermodale globale Telekommunikationslösungen mit maximaler Bandbreite und minimaler Reaktionsverzögerung, Kommunikation zwischen Subsystemen, Fern- und Kurzstrecken Aufklärung, Situationsanalyse, Positionierung / Navigation / Routing und UAV-Techniken zur Situationserkennung.

Das Betriebsszenario wird von einem GMOC (Global Mission Operation Center) aus beobachtet und gesteuert, das sich weit außerhalb des Einsatzortes irgendwo auf der Welt befindet, z.B. im DLR-ZKI (Das Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation), DLR-GSOC (Das German Space Operations Center), oder WFP-Hauptquartier Rom. Das GMOC ist mit dem lokalen Basis-LMOC (Local Mission Operation Center) verbunden.

Das LMOC-Konzept basiert auf tragbaren Versandbehältern mit einer vollständigen Teleoperations- und Kommunikationsstation, die vor Ort aufgestellt werden, um mit der Fahrzeugflotte in einer Entfernung von bis zu 50 km kommunizieren können. Wenn größere Entfernungen erforderlich sind, können Relaisstationen verwendet werden, z.B. lokal installierte Feststationen, bewegliche mobile Relaisstationen, die auch Teil des Konvoikonzepts sein können, indem die Lastwagen selbst als Relaisstationen dienen und das Signal an das nächste Auto weiterleiten.

Die LKWs sind SHERP-Fahrzeuge, welche ferngesteuert und automatisiert und mit mehreren Sensoren ausgestattet sind, die eine Echtzeitüberwachung der Umgebung des Fahrzeugs ermöglichen.

Um eine dritte Ansicht des Szenarios zu erhalten und vorab ein Scouting durchführen zu können, d.h. einige 100 Meter vor den Konvois die Lage zu überblicken, kann außerdem eine ferngesteuerte und autonom betriebene Drohne verwendet werden. Zusätzlich zur Überwachung mit der Drohne wird das GMOC Zugriff auf Satellitenbilddaten und ggf. auch auf Drohnen- oder Flugzeugbilder aus großer Höhe haben. Diese Daten werden zusammengeführt, um das GMOC-Team bei der Routenplanung, die es dann an das LMOC weitergibt, zu unterstützen.

GMOC (Global Mission Operation Center)

Von einem Global Mission Operation Center (GMOC) aus werden alle Arbeitsschritte der Remote-Truck-Mission organisiert und überwacht und die Missionsplanung wird in enger Zusammenarbeit mit den örtlichen Behörden durchgeführt. Satelliten- und UAV-Daten werden von den Experten des GMOC kombiniert und interpretiert.

Während der Entwicklungs- und Demonstrationsphase von AHEAD wird ein einfaches Betriebscenter im „Zentrum für satellitengestützte Kriseninformationen“ (DLR / ZKI) eingerichtet. Dieses enthält einen mit Hardware und Software ausgestatteten Betriebsanalyseraum, eine Internetverbindung sowie ein Kommunikationssystem. Das GMOC wird über Mobilfunknetze (GSM), Satellitenkommunikation oder Breitband-Internetverbindungen mit dem lokalen Basis-LMOC (Local Mission Operation Center) verbunden, um regelmäßig Daten auszutauschen.

UAS – Unbemanntes Flugsystem (Unmanned Aerial System)

gibt einen Überblick vor Ort
Kann individuell von lokalen Organisationen betrieben werden
Die Anwendung in Krisenregionen könnte jedoch kritisch sein

Satelliten

Ermöglichen die kontinuierliche und globale Beobachtung der Situation
Können zur Beobachtung von Krisenregionen verwendet werden

LMOC – Local Mission Operation Center

Das Local Mission Operations Center wird in der Nähe des Zustellbereichs für die Hilfslieferungen platziert
Das LMOC steht in direktem Kontakt mit dem GMOC und dem LKW-Konvoi
Das LMOC teleoperiert den LKW-Konvoi teleoperieren und sammelt alle Daten aus dem Einsatz vor Ort

COM – Relay Station

Die Kommunikationsrelaisstation muss einen kontinuierlichen Kontakt vom LMOC zum LKW-Konvoi gewährleisten
Verschiedene Konzepte werden bewertet
- Lokal vorhandene Technologien
- Weltweit verfügbare Dienstleistungen
- Selbst bereitgestellte Lösung
Das LMOC teleoperiert den LKW-Konvoi teleoperieren und sammelt alle Daten aus dem Einsatz vor Ort

Fahrzeug Konvoi

Der örtlich betriebene LKW-Konvoi oder ein einzelnes Fahrzeug, das die letzte Meile liefert, ist das ferngesteuerte SHERP-Fahrzeug
Das erste Fahrzeug im Konvoi wird vom LMOC aus teleoperiert
„Platooning“ mit einem Team von SHERPS ist eine Option, indem der Konvoi dem führenden ferngesteuerten Fahrzeug folgt

Die Drohne

Die autonome Drohne befindet sich auf dem Dach von SHERP
Sie gibt einen Blick aus der Vogelperspektive auf die unmittelbare Umgebung
Zusammen mit dem SHERP bildet sie ein heterogenes Team