Optimales Routing
Hier werden alte Algorithmen vorgestellt, die in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts entwickelt wurden und die optimale Routen für Schiffsreisen um die Welt berechneten. Nach der Einführung numerischer Wettersysteme im Kilometermaßstab in den 2000er Jahren habe ich diese Algorithmen für Seen überarbeitet.
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Das Thema Routing erlebt einen neuen Aufschwung, da autonome Drohnen für eine Vielzahl von Aktivitäten entwickelt werden. Der folgende Link zeigt ein Beispiel, das am Autonomous Systems Lab der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH Zürich) entwickelt wurde.
‘Solarbetriebene Flugzeuge versprechen eine deutlich längere Flugdauer als konventionelle Flugzeuge. Obwohl dies groß angelegte Inspektionsmissionen ermöglicht, erfordert ihre Fragilität die Vermeidung widriger Wetterbedingungen. Dieser Artikel stellt daher MetPASS vor, die meteorologiebasierte Software zur Flugbahnplanung und -analyse für solarbetriebene unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs). MetPASS ist das erste Bahnplanungsframework in der Literatur, das alle sicherheits- und leistungsrelevanten Aspekte des Solarflugs berücksichtigt: Es vermeidet Geländekollisionen und Flugverbotszonen, integriert globale Wetterdaten (Sonneneinstrahlung, Wind, Böen, Luftfeuchtigkeit, Regen und Gewitter) und verfügt über ein umfassendes Energiemodell, um Systemrisiken wie niedrige Batterieladung zu vermeiden. MetPASS nutzt dynamische Programmierung und einen A*-Suchalgorithmus mit einer benutzerdefinierten Kostenfunktion und Heuristik, um global optimale Punkt-zu-Punkt- oder Mehrzielbahnen mit garantierter Abdeckung zu planen. Eine vollständige Softwareimplementierung wird bereitgestellt. Die Planungsergebnisse werden anhand von Missionen des AtlantikSolar UAV der ETH Zürich analysiert: einem 81-stündigen Positionsflug, einer hypothetischen 4000 km langen Atlantiküberquerung und zwei Multigletscher-Inspektionsmissionen über dem Arktischen Ozean. Es zeigt sich, dass die Integration meteorologischer Daten für den zuverlässigen Betrieb von Solarflugzeugen im großen Maßstab unerlässlich ist. Beispielsweise reduziert sich die nominelle Flugzeit bei Windstille von 106 Stunden über den Atlantik durch die Wahl des richtigen Startdatums und der richtigen Flugroute auf 52 Stunden.’
