Projekt "Paparazzi": Bau dir deinen fliegenden Spion

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Unbemannte Mini-Flugzeuge werden derzeit vor allem von Militärs genutzt. Doch eine Drohne, die selbständig vorgegebene Routen abfliegt, lässt sich auch selbst bauen. Für etwa 1000 Euro bekommt man ein Flugzeug, das sich bequem per Software dirigieren lässt.

Der Flieger macht nicht, was er soll: Plötzlich dreht er um 180 Grad und kehrt zum Startpunkt zurück. "Alles ist unter Kontrolle", sagt Antoine Drouin und die Zuhörer auf dem Chaos Communication Congress in Berlin lachen. Sie erleben gerade eine kleine Verständigungspanne zwischen Berlin und Toulouse. Auf einem Feld in der Nähe der französischen Stadt dreht ein kleines, autonom fliegendes Modellflugzeug seine Runden - gesteuert von Berlin aus.

Drouin, Flugzeugexperte von der École Nationale de l'Aviation Civile in Toulouse, hat gerade neue Flugdaten an die 200 Gramm schwere Drohne Marke Eigenbau übermittelt. Das etwa 30 Zentimeter große Modellflugzeug kann vorgegebene Wegpunkte abfliegen oder in genau definierten Warteschleifen kreisen, ohne dass jemand vom Boden aus eingreifen muss.

Schon seit 2003 arbeitet der Franzose am Projekt "Paparazzi", inzwischen unterstützt von Teams in Hildesheim, Istanbul und der University of Arizona. "Wir wollten eine möglichst billige, einfache und kleine Drohne bauen", sagt Martin Müller, ein 34-jähriger Ingenieur aus Hildesheim. "Es war immer mein Traum, eine Kamera ins Flugzeug zu bauen. Vor vier, fünf Jahren ging das. Dann habe ich Antoine Drouin kennengelernt, seitdem arbeiten wir beim Projekt "Paparazzi" zusammen."

Flug nach Wegepunkten

Die Kamera an Bord der selbstgebauten Drohne liefert permanent Bilder, die man dank der für das Projekt entwickelten Steuersoftware gut mit den Google-Maps-Bildern vergleichen kann, auf denen der Weg der Modellflugzeuge verzeichnet ist. Inzwischen können die Flugzeuge nicht nur filmen, sie fliegen auch vollkommen autonom - und zwar bis zu einer halben Stunde lang. Im Notfall kann vom Boden aus auf Handsteuerung umgestellt werden.

Drohnen waren bislang vor allem eine Sache der Militärs. Kommerziell hergestellte, autonom fliegende unbemannte Flugzeuge (UAV) kosten Millionen. Das Projekt "Paparazzi" beweist, dass es auch anders geht. Rund 500 Euro kostet das Modellflugzeug inklusive Steuerelektronik, für das Komplettsystem mit Fernsteuerung für Notfälle werden rund 1000 Euro fällig. Die Steuersoftware ist gratis, nur einen Laptop benötigt man dafür.

Anfängern empfiehlt Müller, sich zunächst an größeren Modellen zu versuchen, weil die stabiler fliegen. "Kleine Flugzeuge reagieren viel schneller, das Rauschen der Sensoren hat viel größere Auswirkungen." Die "Paparazzi"-Teams haben diese Probleme jedoch mittlerweile im Griff und können 30 Zentimeter kleine Modelle nutzen.

Je kleiner, umso schwieriger

"Das Wichtigste sind die Sensoren", sagt Müller im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. "Man muss wissen, was das Flugzeug macht." Um permanent zu messen, welche Neigung die Drohne gerade hat, nutzen die Bastler sechs Infrarotsensoren, eingebaut in berührungslos arbeitenden Thermometern. In den UAVs nutzen sie die Tatsache, dass die Erde wesentlich wärmer ist als der Himmel. Aus den sechs gemessenen Temperaturen kann die eingebaute Software so die Neigung des Flugzeugs nach vorn und zur Seite berechnen.

Dass diese Technik zuverlässig funktioniert, bewies das französische "Paparazzi"-Team jüngst bei einem Einsatz in Island. Dort schraubte sich eine Drohne bis auf 3000 Meter Höhe und sammelte meteorologische Daten wie Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit.

"Wir arbeiten mit Meteorologen der Universität Bergen zusammen", sagt Müller. Es gebe ein klares Ziel: "Wir wollen, dass die Meteorologen die Drohnen ohne unsere Hilfe nutzen können." Die Bestückung mit speziellen Mess-Sensoren sei kein Problem: Diese würden nur wenige Gramm wiegen, Meteorologen seien deshalb sehr an den autonom agierenden Flugzeugen interessiert. Für März ist sogar ein Einsatz der Drohnen am Nordpol geplant.

Auch andere Einsatzfelder sind denkbar: Es gab bereits Versuche, mit chemischen Sensoren Waldbrände zu erkennen. Allerdings sei das nicht erfolgreich gewesen, berichtet Müller, weil das Rauchgas offenbar zu verdünnt war, um es nachzuweisen. Das französische Team hat mit den Drohnen schon Wellenabstände am Strand vermessen und per Funk-Chip gekennzeichnete Fischschwärme aufgespürt.

Mini-Hubschrauber für 500 Euro

Mini-Flugzeuge sind nur ein denkbares Konzept. Auf dem Chaos Communication Congress in Berlin stellen Bastler auch ihr Projekt Minikopter vor. Vor einem Jahr war auf dem Hackerkongress an gleicher Stelle ein kommerzieller Quadrokopter präsentiert worden, ein unbemannter Hubschrauber mit vier Rotoren, der hochauflösende Fotos und Videos aus der Luft liefern und dank GPS-Steuerung auch an einem Punkt in der Luft verharren kann.

Inzwischen können Bastler ein Set aus Flightcontroller (inklusive Lagestabilisierung mit Gyroskopen) und Brushless-Regler (für die Motorsteuerung) für weniger als 400 Euro kaufen. Ein eigener Quadrokopter kostet somit je nach Ausstattung nicht einmal 500 Euro.

"Die Grundidee des Projekts Mikrokopter ist: Er soll erst mal fliegen", sagt Jan Fischer aus Erfurt. "Er schwebt an der Stelle, wo man ihn aussetzt." Mit einer Fernbedienung könne man den Quadrokopter auch steuern. Die Erweiterung um einen GPS-Kompass soll es im Frühjahr 2008 geben, dann könne der Hubschrauber auch zu definierten Punkten dirigiert werden.

Vor allem die automatische Lageregulierung galt als technisch ambitioniert. Auf die Steuerplatine gelötete Gyroskope (elektronische Bewegungssensoren) und die Steuersoftware korrigieren sofort jede Abweichung von der Waagerechten.

Obwohl die Drohnen aus dem "Paparazzi"-Projekt und die Minikopter nur wenige hundert Gramm wiegen, ist ihr Betrieb gesetzlich geregelt. "Man muss eine Modellbau-Haftpflichtversicherung abschließen", sagt Fischer vom Mikrokopter-Projekt. Die koste rund 40 Euro pro Jahr und sei - wie in Deutschland kaum anders denkbar - vom Gesetzgeber vorgeschrieben.

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