Transfer of autonomous mapping concepts to a small uncrewed surface vehicle
Approximately 70 % of the Earth’s surface is comprised of water, yet our understanding of its rivers, lakes and especially its oceans remain surprisingly limited. By employing state-of-the-art mapping technologies, uncrewed vessels can efficiently survey underwater terrain and gather valuable data, thereby reducing operational time and costs significantly. This paper examines the adaptation of autonomous mapping principles to a compact, uncrewed autonomous surface vessel (ASV), demonstrating practical applications for aquatic data gathering. Particular emphasis is placed on the bathymetry data obtained through the use of the ASV, exemplifying its potential to offer precise underwater terrain maps, which are indispensable for comprehensive environmental monitoring, authorities and scientific research. The results demonstrate successful multi-domain mapping of various inland water environments, including harbours and lakes, using a compact ASV equipped with algorithms from Fraunhofer IOSB’s Autonomy Toolbox (ATB). Additionally, the study achieved effective sensor fusion of geo-referenced LiDAR, sonar and camera data, providing a comprehensive hydrographic dataset for detailed environmental analysis. We find that autonomy functions of ASVs are already suitable for practical use; however, manual verification cannot be entirely eliminated yet.
autonomy | mapping | obstacle | sonar | autonomous surface vessel – ASV
Etwa 70 % der Erdoberfläche bestehen aus Wasser, doch unser Wissen über die Flüsse, Seen und insbesondere die Ozeane ist erstaunlich begrenzt. Durch den Einsatz modernster Kartierungstechnologien können unbemannte Schiffe das Unterwassergelände effizient vermessen und wertvolle Daten sammeln, wodurch sich die Betriebszeit und -kosten erheblich verringern. In diesem Beitrag wird die Anpassung der Prinzipien der autonomen Kartierung an ein kompaktes, unbemanntes Oberflächenfahrzeug (USV) untersucht, um praktische Anwendungen für die Datenerfassung unter Wasser zu erläutern. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den Bathymetriedaten, die durch den Einsatz des ASV gewonnen werden, um das Potenzial für präzise Unter-Wasser-Geländekarten zu verdeutlichen, die für eine umfassende Umweltüberwachung, für Behörden und die wissenschaftliche Forschung unerlässlich sind. Die Ergebnisse zeigen, dass ein kompaktes ASV, das mit Algorithmen aus der Autonomy Toolbox (ATB) des Fraunhofer IOSB ausgestattet ist, erfolgreich eine Multidomänenkartierung verschiedener Binnengewässer, einschließlich Häfen und Seen, durchführt. Darüber hinaus wurde in der Studie eine effektive Sensorfusion von georeferenzierten LiDAR-, Sonar- und Kameradaten erreicht, die einen umfassenden hydrographischen Datensatz für detaillierte Umweltanalysen liefert. Wir stellen fest, dass die Autonomiefunktionen von ASVs bereits für den praktischen Einsatz geeignet sind; die manuelle Verifizierung kann jedoch noch nicht vollständig eliminiert werden.
Autonomie | Kartierung | Hindernis | Sonar | autonomes Überwasserfahrzeug
