Schnelle Infrastrukturüberwachung dank Erdbeobachtung
Für die Sicherheit und für die Wirtschaft Europas ist die effiziente und zuverlässige Bereitstellung von Dienstleistungen wie Energie, Kommunikation und Verkehr von essentieller Bedeutung. Dennoch stellt die Überwachung der Unversehrtheit von Infrastrukturen, die sich wie Stromleitungen, Eisenbahnstrecken und Straßen über Hunderte oder sogar Tausende Kilometer erstrecken, immer noch eine echte Herausforderung dar. Satellitentechnologie bietet die Möglichkeit, die gewünschte kontinuierliche Überwachung mit großer Reichweite zu gewährleisten, und diese Daten könnten zudem als wertvolle eine Ressource zur Förderung von Innovation im nachgelagerten Markt dienen. Den Fortschritten wurden jedoch bisher durch die Komplexität, den Zeitaufwand für die Bereitstellung verwertbarer Daten sowie die operative Leistungsfähigkeit von Satelliten bei Nacht und unter widrigen Bedingungen Grenzen gesetzt. Einigen dieser Probleme widmete sich das Projekt IIMEO(öffnet in neuem Fenster). „Wir verfolgten das Ziel, ein automatisiertes System zu entwickeln, das Infrastrukturstörungen über große Gebiete hinweg und nahezu in Echtzeit erkennt, und das unabhängig von den örtlichen Wetter- und Lichtverhältnissen“, erklärt Felix Wenk, Systemingenieur beim Unternehmen OHB Digital Connect(öffnet in neuem Fenster) in Deutschland, an dem das Projekt angesiedelt ist. Das Projektteam arbeitete zudem daran, es Endnutzergruppen zu leichtern, Beobachtungen für bestimmte Gebiete anzufordern. „Wir haben Eisenbahnunternehmen als Pilotanwendungsfall herangezogen, denn wenn ein Gleis blockiert ist, kommt der gesamte Verkehr zum Stillstand“, erläutert Wenk. „Gleichzeitig ging es uns darum sicherzustellen, dass die Technologie auch auf andere Endnutzungsfälle übertragbar ist.“
Multispektrale Ansicht aus der Vogelperspektive
Das IIMEO-System kombiniert drei Elemente: ein Satellitenmodul, eine bodengestützte Plattform und Nutzungsdienste. Für den Satelliten kombinierte das Projektteam Kameras mit Radar mit synthetischer Apertur, die Beobachtungen sowohl bei Tag als auch bei Nacht sowie durch Wolkendecken hindurch gestatten. Es wurden bordseitige Bildverarbeitung und Algorithmen entwickelt, um Informationen aus beiden Quellen zu kombinieren, Anomalien automatisch zu erkennen und diese Informationen schnell und effizient an die zuständigen Behörden weiterzuleiten. Die Prototypausrüstung wurde in Flugtests mit einem Kleinflugzeug erprobt, das entlang der Strecke der Küstenbahn Ostfriesland in Norddeutschland flog. Bei einer Museumsbahn, die in unregelmäßigen Abständen Touristenfahrten durchführt, erhielt das Team die Erlaubnis, vorübergehende Hindernisse auf den Gleisen zu platzieren, um potenzielle Störungen zu simulieren. Im Rahmen der Studie sendeten die Eisenbahnunternehmen Beobachtungsanfragen von einer Bodenplattform aus, die an den luftgestützten Satelliten weitergeleitet wurden. Anschließend wurden Datenvisualisierungen des Gleisabschnitts zurückgesendet und in Form einer digitalen Karte dargestellt.
Schnelle und genaue Überwachung realisieren
Mit dem erfolgreichen Test wurde demonstriert, dass die Kombination aus Kamera- und Radartechnologie und automatisierter bordseitiger Verarbeitung eine schnelle und genaue Überwachung zulässt, wobei das Team anstrebt, innerhalb einer Stunde nach einer Anfrage Ergebnisse zu liefern. Zu den nächsten Schritten zählt die Ausweitung der Technologie auf andere Anwendungsfälle wie zum Beispiel Straßen. „Die von uns entwickelte bodengestützte Plattform könnte potenziell auch für andere Erdbeobachtungsprojekte genutzt werden, nicht nur für Infrastruktur“, fügt Andreas Weihusen hinzu, ebenfalls Systemingenieur bei OHB. Wenk erklärt, dass die im Rahmen von IIMEO entwickelte bordseitige Bildverarbeitungstechnologie bereits in einem anderen Projekt zum Einsatz gekommen ist, bei dem georeferenzierte Bilder aus einem Flugzeug benötigt wurden. Mit Blick in die Zukunft hat IIMEO gezeigt, dass mit Erdbeobachtungstechnologien die kontinuierliche großmaßstäbliche Überwachung von Infrastruktur möglich werden kann. Damit werden für die Endnutzergruppen betriebliche Effizienzsteigerungen realisierbar und das Satellit-als-Dienst-Geschäftsmodell in Europa weiter vorangebracht. Weihusen stellt sich eine Zukunft vor, in der ein großer Systemintegrator eine Satellitenkonstellation bereitstellt, während die KMU die entsprechenden Überwachungs- und Datenanalysetechnologien integrieren.
