Ein gemeinschaftliches Forschungsprojekt von TU Graz, Uni Leoben, BMLV, OHB Austria und Laabmayr konzipiert ein autonomes UWB-Sensornetzwerk für Rettungsdienste in unübersichtlichen, GNSS-armen Bereichen. Vorgebende Sensorroboter scannen mit Laser-Scanner und Kameras die Umgebung, erstellen initiale Karten und legen Ankerstationen fest. Einsatzkräfte folgen mit UWB-Tags an Helm und Schuhwerk. Eine KI-gestützte Datenfusion kombiniert Laser-, Inertial- und Distanzinformationen, sodass Positionsbestimmung auf unter einem Meter auch bei Funkausfall gelingt. Mapping gewährleistet Orientierung trotz Lichtausfall.
Inhaltsverzeichnis: Das erwartet Sie in diesem Artikel
Roboter und Sensoren sichern Einsatzkräfte trotz Rauch, Stromausfall, Hindernissen
Mit dem NIKE MATE-System lassen sich in U-Bahnhöfen, Tunneln oder Minen dank eines von TU Graz, Uni Leoben, BMLV, OHB Austria und Laabmayr realisierten UWB-Netzwerks selbst bei Rauchentwicklung, Stromausfall oder völlig zerstörter Infrastruktur kontinuierlich Positionsdaten und Umgebungsinformationen austauschen. Sensoren an Robotern sowie KI-gestützte Analysen erzeugen daraus eine hochdetaillierte, dynamisch aktualisierte Karte. Die Lösung kommt ohne GNSS oder externe Datenanbindung aus und funktioniert in absolut abgeschotteten Bereichen auch unter extremsten Bedingungen.
UWB-Tags an Helmen und Schuhen ermöglichen Ortung ohne Sichtverbindung
Ausgestattet mit einem präzisen Laser-Scanner, einer optischen Kamera und Radsensoren fährt der Roboter eigenständig durch das Einsatzareal, erfasst strukturelle Details und komponiert eine erste topografische Karte. Die Einsatzmannschaft bewegt sich anschließend mit ultrabreiter Funkbandtechnologie-markierten Helmen und Schuhen und setzt ankoppelbare Funkanker. Dieses Zusammenwirken gewährleistet eine kontinuierliche Datenübermittlung bei schwierigen Bedingungen und akkurate Abstandsermittlung, selbst ohne direkte Funklinie, und erlaubt eine Positionsbestimmung von Personen und Maschinen mit unter einem Meter Abweichung.
Präzise Standortbestimmung durch UWB-Anker rettet Menschenleben in dunklen Katastrophengebieten
Im NIKE MATE-System dienen UWB-Anker sowohl als Kommunikationsknoten als auch als präzise Distanzmesser, indem sie ständig die Abstände aller angeschlossenen Geräte ermitteln. In komplexen, zerstörten oder verrauchten Umgebungen – beispielsweise in nach Brandeinsätzen verunfallten U-Bahn-Tunneln – bleibt die Positionserfassung stabil und genau. Philipp Berglez vom Institut für Geodäsie der TU Graz hebt hervor, dass die hohe Lokalisierungsgenauigkeit in Notfällen Leben retten kann, etwa beim Aufspüren offener Schächte und Absturzkanten verlässlich.
KI korrigiert Echtzeit-Bewegungsmuster und gewährleistet präzise Ortung in Hinderniszonen
An den Schuhen der Einsatzkräfte montierte Inertialsensoren zeichnen Schritt-, Kriech- und Bauchkriechbewegungen detailliert auf. Eine künstliche Intelligenz analysiert diese Muster augenblicklich und justiert Positionsdaten, falls UWB-Abstandsangaben vorübergehend entfallen. Damit wird auf veraltete statische Karten verzichtet, und die Genauigkeit selbst bei zerstörter Infrastruktur oder unübersichtlichem Gelände bleibt gewährleistet. Der hybride Ansatz aus Sensorik und Echtzeit-Analyse schafft eine belastbare Orientierungshilfe und verstärkt die Sicherheit der Rettungsteams nachhaltig. Intelligente Automatisierung optimiert eingesetzte Ressourcen.
Vergangene Positionsmessungen werden erneut integriert zur Optimierung aktueller Lokalisierungsgenauigkeit
Mittels Factor-Graph-Verfahren sammelt und kombiniert das Forschungsteam systematisch alle Sensorablesungen entlang der Bewegungsbahn. Jeder neue Loop Closure wird als zusätzliche Randbedingung implementiert, wodurch frühere Schätzungen anhand aktueller Daten rückwirkend angepasst werden. Dieses iterative Nachkalibrieren verbessert fortlaufend die räumliche Struktur der Karte und verringert kumulative Schätzfehler. So entstehen hochauflösende Umgebungskarten mit stabilen Referenzpunkten, die Rettungskräften und autonomen Robotern verlässliche Orientierung selbst in unstrukturierten, dynamischen Einsatzgebieten bieten und steigern dadurch deutlich Effizienz.
Mini-Drohnenintegration ins Netzwerk verbessert zukünftig Lageerfassung bei Rettungsmissionen deutlich
Auf Basis positiver Testergebnisse am Gelände des Zentrums am Berg in Leoben wird die Feldtauglichkeit des Prototyps nun unter realitätsnahen Bedingungen weiter erprobt. Ein zentrales Vorhaben ist die Integration winziger Drohnen in das UWB-Kommunikationssystem, die perspektivisch Daten aus der Luft liefern sollen. Die daraus resultierenden Luftaufnahmen ermöglichen eine raschere und detailliertere Abbildung komplexer Strukturen, was die Situationsanalyse bei Rettungseinsätzen optimiert und eine effizientere Einsatzkoordination unterstützt. Zudem erhöht sich die Sicherheit im Gefahrenbereich.
Ein UWB-Netzwerk, autonome Sensorroboter, KI-gestützte Sensordatenfusion und Factor-Graph-Optimierung bilden im NIKE MATE-System die Grundlage für präzise Lokalisierung und nahtlose Koordination von Rettungskräften in dunklen, funkarmer Umgebung. Auch bei Stromausfall oder beschädigter Infrastruktur bleibt die Erfassung von Position und Entfernungen auf unter einem Meter gewährleistet. Durch den zukünftigen Einsatz von Mini-Drohnen entstehen erweiterte Höhenperspektiven, optimierte Kartenaktualisierungen und eine gesteigerte Sicherheit bei komplexen Rettungsmissionen. Sie unterstützen Echtzeitentscheidungen, vermindern Gefahren und beschleunigen Einsatzabläufe.
