EurEx-LUNa

EurEx - Langstrecken Unter-Eis Navigation

Ein wichtiger Bestandteil zukünftiger Missionen zu eisbedeckten Monden innerhalb unseres Sonnensystems ist die Erkundung der sich unter dem Eis befindenden Ozeane. Aufbauend auf das im Projekt Europa-Explorer entwickelte Explorationskonzept sollen im Vorhaben EurEx-LUNa insbesondere die Fähigkeiten der selbstständigen Unter-Eis-Navigation und -Exploration eines autonomen Systems weiterentwickelt und anschließend in einer Analogmission evaluiert werden. Um eine wiederholte selbstständige Exploration in anspruchsvollen und schwer zugänglichen Umgebungen zu ermöglichen, müssen sowohl die Software als auch die Hardware eines autonomen Unterwasserfahrzeugs ausführlich getestet und stetig verbessert werden. Ein wesentlicher Bestandteil ist dabei die sichere Rückkehr des Unterwasserfahrzeugs und das Andocken an der Dockingschnittstelle, um einen Daten- und Energieaustausch zu ermöglichen. Die Evaluation der Fähigkeiten und der Robustheit des Gesamtsystems sollen innerhalb einer Analogmission in einem von Eis bedeckten See durchgeführt werden.

Laufzeit: 01.03.2020 bis 30.09.2023
Zuwendungsempfänger: Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Förderkennzeichen: Das EurEx-LUNa Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWi) gefördert (Kennziffer 50 NA 2002).
Webseite: https://www.dfki.de/web/forschung/eurex-abisko
Anwendungsfelder: Unterwasserrobotik
Weltraumrobotik
Verwandte Projekte: EurEx
Europa-Explorer (12.2012- 04.2016)
EurEx-SiLaNa
EurEx-Sichere Langzeitnavigation (09.2017- 10.2019)
CUSLAM
Lokalisierung und Kartenerstellung in beengten Unterwasserumgebungen (09.2009- 07.2012)
Verwandte Robotersysteme: DeepLeng
Exploration-AUV for Long-Term Missions
BlueROV2
Dokumentations-Fahrzeug
DeepLeng
Explorations-AUV für Langstreckenmissionen
DAGON
Leng
Explorations-AUV für Langstreckenmissionen
Teredo IceShuttle
Nutzlasttransfer durch Eis & Basisstation

Projektdetails

Schematische Darstellung des Missionsablaufes. 0) Eisbohrer hat den Eisschild durchbrochen. 1) AUV wurde aus dem Nutzlastkompartment ausgekoppelt, autarke Lokalisationsbojen werden ausgesandt. 2) AUV sinkt passiv bis zum Meeresboden. 3) Erkundung des Meeresbodens mit Kameras/Sonar, Lokalisation über interne Sensorik und autarke Lokalisationsbojen. 4) Passives Aufsteigen. 5) Rückkehr zum Eisbohrer und Andocken zum Daten-/Energieaustausch. (Foto: Jan Albiez, DFKI GmbH)
Schematische Darstellung des Missionsablaufes. 0) Eisbohrer hat den Eisschild durchbrochen. 1) AUV wurde aus dem Nutzlastkompartment ausgekoppelt, autarke Lokalisationsbojen werden ausgesandt. 2) AUV sinkt passiv bis zum Meeresboden. 3) Erkundung des Meeresbodens mit Kameras/Sonar, Lokalisation über interne Sensorik und autarke Lokalisationsbojen. 4) Passives Aufsteigen. 5) Rückkehr zum Eisbohrer und Andocken zum Daten-/Energieaustausch. (Foto: Jan Albiez, DFKI GmbH)
Projektteam in Abisko, Schweden vor dem Feldlager auf dem gefrorenen See: Marc Hildebrandt, Tom Creutz, Marius Wirtz, Michael Zipper, Bilal Wehbe (Foto: Annemarie Popp, DFKI GmbH)
Vorbereitung für eine Mission durch das Eisloch (Foto: Annemarie Popp, DFKI GmbH)
Ansicht von unter dem Eis: AUV DeepLeng und Dockingstation am Eisloch (Foto: Annemarie Popp, DFKI GmbH)
Das an die Dockingstation angedockte AUV DeepLeng (Foto: Annemarie Popp, DFKI GmbH)

Vom 20. März bis 2. April 2022 reisten fünf DFKI-Wissenschaftler in die nordschwedische Kleinstadt Abisko im gleichnamigen Nationalpark am Torneträsk-See. Dort, nördlich des Polarkreises, erkundete das AUV bei Außentemperaturen um minus 10 Grad autonom den bis zu 168 Meter tiefen zugefrorenen See. Die Forscher waren für die Dauer der Feldversuche in einer Forschungsstation in Abisko untergebracht. Hauptziel war es, die Machbarkeit des Konzepts für autonome Navigation und Docking unter Eis nachzuweisen. Einmal vom Mobilkran gestartet, lässt das Loch im Eis nur einen kurzen Blick auf das drei Meter lange System zu, während es abtaucht und vollständig unter der Eisschale verschwindet um seine Erkundungsmission durchzuführen. Anschließend navigiert es zurück zur Dockingstation, wo es die gesammelten Daten übertragen und seine Akkus aufladen kann. Die Feldversuche waren ein voller Erfolg, das AUV und die Hilfsausrüstung funktionierten nahezu fehlerfrei. Insgesamt konnten über 50 Stunden für Missionen unter dem Eis genutzt werden. Das Hauptziel, die Machbarkeit des Andock- und Navigationsverfahrens unter realistischen Bedingungen zu demonstrieren, konnte bereits in den ersten Tagen erreicht werden, sodass genügend Zeit blieb, wissenschaftliche Datensätze zu sammeln und den See zu erkunden.

Videos

EurEx-LUNa: Unter-Eis-Navigation des AUV DeepLeng

In diesen kurzen Video erklären wir dir, wie die Navigation des AUV's Deep Leng unterm Eis funktioniert.

EurEx-LUNa: Vorbereitungen für eine Mission zum Jupitermond Europa. Unter-Eis-Feldversuch mit dem AUV DeepLeng

Zum Abschluss der dritten Phase des Europa-Explorer-Projekts zur weiträumigen Unterwassernavigation (EurEx-LUNa) führen DFKI-Forscher nun die letzten Feldversuche im nordschwedischen Abisko-Nationalpark durch. Dort testen sie das autonome Unterwasserfahrzeug DeepLeng im zugefrorenen Torneträsk-See, um die Machbarkeit des Konzepts für die autonome Untereis-Navigation zu beweisen.

AUV DeepLeng: Dockingvorgang unter dem Eis

AUV DeepLeng: startet eine Mission

Publikationen

2023

Towards Robust Autonomous Underwater Docking for Long-Term Under-Ice Exploration
Tom Creutz, Bilal Wehbe, Sascha Arnold, Marc Hildebrandt
In Proceedings of Oceans 2023, (OCEANS-2023), 05.6.-08.6.2023, Limerick, IEEE, 2023.
AUV Trajectory Optimization with hydrodynamic forces for icy moon exploration
Lukas Rust, Bilal Wehbe, Shubham Vyas
In Proceedings of the 17th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation, (ASTRA-2023), 18.10.-20.10.2023, Leiden, -, Keplerlaan 1, 2201 AZ Noordwijk, Niederlande, 2023. European Space Agency.

2022

Under-Ice Field tests with an AUV in Abisko/Torneträsk
Marc Hildebrandt, Tom Creutz, Bilal Wehbe, Marius Wirtz, Michael Zipper
In OCEANS 2022 - Hampton Roads, (OCEANS-2022), 17.10.-20.10.2022, Virginia Beach, Virginia, IEEE, 2022.
Spatial Acoustic Projection for 3D Imaging Sonar Reconstruction
Sascha Arnold, Bilal Wehbe
Editors: 2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
In 2022 International Conference on Robotics and Automation (ICRA), (ICRA-2022), IEEE, 2022.

2021

Deep Reinforcement Learning for Continuous Docking Control of Autonomous Underwater Vehicles: A Benchmarking Study
Mihir Patil, Bilal Wehbe, Matias Valdenegro-Toro
In Global OCEANS 2021, (OCEANS-2021), 20.9.-23.9.2021, San Diego, CA, IEEE, Sep/2021. IEEE.
Online Model Adaptation of Autonomous Underwater Vehicles with LSTM Networks
Miguel Bande Firvida, Bilal Wehbe
Editors: Miguel Bande Firvida, Bilal Wehbe
In Online Model Adaptation of Autonomous Underwater Vehicles with LSTM Networks, (OCEANS-2021), 20.9.-12.9.2021, Porto, IEEE, pages 1-6, 2021. IEEE. ISBN: 978-0-692-93559-0.

2020

From epi-to bathypelagic: Transformation of a compact auv system for long-term deployments
Marc Hildebrandt, Sascha Arnold, Philipp Kloss, Bilal Wehbe, Michael Zipper
In 2020 IEEE/OES Autonomous Underwater Vehicles Symposium (AUV), (AUV-2020), Memorial University of Newfoundland, St. John's, NL, IEEE, pages 1-6, 2020. IEEE.

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zuletzt geändert am 04.01.2024
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