Projects Details

Innovative, Civil UAV Control Platform Reloaded

  
Project Number 1782079   
Principal Investigator Michael Waltl
Scientists/Scholars Yoanlys Hernandez
Markus Schloffer
Jakob Michl
Diana Pop
Scientific Fields Applied Research 60%
Fundamental Research 20%
Experimental Development 20%
Keywords Autonomous UAV, Digitized Air-Vehicle Control, Integrated Circuits, ASIC, Si Devices, Modelling and Simulation, Nanoelectronics
Approval Date 29. February 2020
Start of Project 30. September 2020

Abstract

Already by today, UAVs are widely used in many applications. However, if flying remote-controlled in civil environments, these UAVs are controlled by a “human pilot”. In case such UAV exceeds a specific weight limit, the human pilot even needs to hold a special certificate to ensure his ability to fly such aircraft. In military and in some civil applications under special conditions autonomous UAVs have already been used since quite a time. These UAVs, in general use waypoints that are communicated to the avionics controller upfront. In general, UAVs for such purposes do not require a certification that can be compared to the airworthiness certificate for civil applications. Currently, airworthiness authorities (EASA, FAA, etc.), suppliers, and OEMs work on certification methods and standards to certify autonomously operated UAVs for civil application (i.e. air-taxi).

State of the art for technologies from other industrial domains, i.e. such as the automotive industrial domain, offer numerous opportunities fostering developments in the direction of autonomously operating UAVs for civil application. In addition, work has started to include modules making use of artificial intelligence (AI) to replace the “human pilot” to provide means to operate autonomously in e.g. urban environments. For that purpose, dedicated investigations and research is needed in the area of AI to implement a “digital pilot” replacing the human pilot and finally result in autonomous operation. Furthermore, this requires challenging research and investigation for methods on how to develop and certify such technologies according to airworthiness standards. In addition, an avionics platform will be required that provides the means to reliably conduct the onboard data communication between the UAV’s Control Computers, the Mission Computer, and the Flight Control Computer in real-time, also containing dedicated HW/SW modules. Finally, it will be necessary to research methods and means to miniaturize the avionics hardware using ASICs.

The project consortium in INCONTROL-RL counts the industrial partners TTTech Computer AG, Airbus Defence & Space, Schiebel Elektronische Geräte GmbH and AustroControl GmbH as well as the academic collaborators from Institute of Machine Learning (Johannes Keppler University Linz) and Institute for Microelectronics (TU Wien).

 

Kurzfassung

UAVs werden heute bereits für viele Anwendungen eingesetzt, jedoch in der Regel mit einem „menschlichen Piloten“, der das Fluggerät steuern muss, ab einem gewissen Gewicht sogar mit strengen Befähigungsnachweisen. Im militärischen Bereich und zivilen Anwendungen unter bestimmten Bedingungen werden UAVs bereits seit einiger Zeit autonom eingesetzt, indem die Geräte Waypoints abfliegen. In der Regel benötigen derart eingesetzte UAVs in ihren Missionsgebieten keine den zivilen Flugzeugen vergleichbare Zertifizierung. An Zertifikationsmethoden und Standards für zivile Anwendung von UAVs mit autonomem Betrieb wird derzeit in den einschlägigen Gremien der Airworthiness Authorities (EASA, FAA, etc.), Zulieferern und bei den OEMs gearbeitet. Der Stand der Technik als solcher bietet aus anderen Industriedomänen wie der Automotive Branche bereits zahlreiche Technologien an, die dazu einladen, UAVs auch für allgemeine zivile, autonome Anwendungen fit zu machen (z.B. Air-Taxi). Zusätzlich wird an Lösungen unter Unterstützung von Künstlicher Intelligenz gearbeitet, um den Menschen am Steuer der UAVs abzulösen und auch beispielsweise im urbanen Bereich autonom operieren zu können. Dazu sind einschlägige Untersuchungen und Entwicklungen auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz nötig, um einen „Digitalen Piloten“ abzubilden, sowie die Untersuchung, wie derartige Methoden nach den Airworthiness Standards entwickelt und zertifiziert werden können. Weiters wird eine Avionics Plattform benötigt, die die on-board Datenkommunikation zwischen den Steuergeräten, dem Mission Computer und dem Flight Control Computer in Echtzeit zuverlässig ermöglicht und auch die entsprechenden HW / SW Module beinhaltet.

Um dem Kostendruck zu entsprechen, muss die Avionik Lösung für eine Miniaturisierung mittels hochintegriertem ASIC untersucht und vorbereitet werden.

Das Projektkonsortium in INCONROL-RL besteht aus den Industriepartnern TTTech Computer AG, Airbus Defence & Space, Schiebel Elektronische Geräte GmbH und AustroControl GmbH sowie aus den akademischen Projektpartnern vom Institut für Maschine Learning (Johannes Keppler University Linz) und dem Institut für Mikroelektronik (TU Wien).

 

 

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