Flugdrohnen – im Fachjargon UAVs (Unmanned Aerial Vehicle) genannt – sind wiederverwendbare unbemannte Luftfahrzeuge, die über eine Fernsteuerung/Bodenstation teilautonom betrieben bzw. manuell gesteuert werden können oder autonom über einen integrierten Computer fliegen und navigieren können.
Das Einsatzgebiet von Flugdrohnen ist vielfältig und in Anwendungsfeldern wie beispielsweise dem Katastrophenschutz, der Landwirtschaft oder auch im militärischen Umfeld zur Aufklärung und Überwachung nicht mehr wegzudenken.
Die stetig wachsenden Anforderungen an moderne Drohnensysteme erfordern den Einsatz modernster Technologien in Bezug auf Navigation, Leit- und Planungssysteme, Datenübertragungs- und Kommunikationssysteme sowie Nutzsensorik. Eine zentrale Rolle für den Einsatz dieser Technologien spielt - wie heutzutage in vielen modernen Entwicklungen - die damit verbundene Software: Einerseits in Form von Firmware zum Betrieb der einzelnen Systemkomponenten und anderseits in Form von Middleware als Bindeglied zwischen einzelnen Komponenten des Gesamtsystems.
In diesem Umfeld hat die redlogix Software & System Engineering GmbH Softwareentwicklungsarbeiten für ein bestehendes unbemanntes Aufklärungssystem sowie einer Neuentwicklung dieses Systems durchgeführt.
Eingesetzte Technologien und Entwicklungswerkzeuge
- VxWorks/Linux/Windows
- C++
- Python
- Cmake
- Qt / Qt-Creator
- MS Visual Studio
- Git
- TCP/IP / Serielle Kommunikation
- Data Distribution Service
- Multithreading und Interprozesskommunikation
- NITRO, OpenJpeg, JPEG2000
- Serialisierungsbibliothek FlatBuffers
- NITF (Annotated Images, STANAG 4545)
- NMEA-Protokoll
- GPS
Weiterentwicklung eines bestehenden unbemannten Aufklärungssystems
Eine zentrale Rolle innerhalb des Systems spielt der sogenannte Steuerrechner mit VxWorks als Betriebssystem, der sowohl im eigentlichen Ziel- als auch im dazugehörigen Schulungssystem zum Einsatz kommt. redlogix übernahm, basierend auf den Anforderungen des Kunden und stets in enger Zusammenarbeit, einen Großteil der Weiterentwicklung von wesentlichen Softwarekomponenten des Steuerrechners.
Folgende Tätigkeiten wurden von redlogix durchgeführt:
- Code-Analyse und Dokumentation der Softwarearchitektur und -funktionalität
- Implementation von Unit-Tests
- Optimierung mathematischer Berechnungen/Algorithmen
- Test verschiedener implementierter Verfahren (z.B. Range Tone Tracking)
- Behebung bekannter Fehler
- Einbindung einer neuen Library für die Kommunikation mit/zwischen den einzelnen Subkomponenten inkl. Fluggerät
- Implementierung von Erweiterungen
- Anpassungen an den graphischen Ausgabemasken
- Portierung der Steuerrechnersoftware auf Linux
- Unterstützung bei der Inbetriebnahme von Schulungssystemen
Verarbeitung von Nutzdaten
Die effiziente Verarbeitung der Nutzlastdaten stellt eine besondere Herausforderung bei der Entwicklung eines drohnenbasierten Aufklärungssystems dar; der Missionserfolg hängt im speziellen nicht unwesentlich von der Übermittlung und Qualität der Bilddaten ab.
In diesem Bereich wurde von redlogix eine Applikation sowie die zugehörige Bibliothek zur Anzeige von Bildern im NITF-Format um Anzeige-, Speicher-, Modifikations- und Kompressionsfunktionalitäten erweitert.
Data Distribution Service (DDS)
Ein drohnenbasiertes Aufklärungssystem stellt softwaretechnisch ein hochdynamisch verteiltes System dar, das den Einsatz einer Middleware zur datenzentrierten Kommunikation erfordert. redlogix war bei der Entwicklung wesentlicher Teile dieser Middleware beteiligt
- Implementation/Erweiterung von Python-Scripts zur Generierung von C++-Message-Klassen aus XML-Daten
- Implementierung der TCP/IP und UDP/IP Schnittstellen (C++)
- Integration der Softwarebibliothek FlatBuffers zur De-/Serialisierung von Datenstrukturen
- Implementierung eines DDS-Loggers auf Basis der Softwarebibliothek FlatBuffers