ETH-Programm wird Standard für Drohnen

Vor kurzem ging in Las Vegas die Consumer Electronics Show, die weltweit gr?sste Messe f¨¹r Unterhaltungs- und Heimelektronik, zu Ende. Auf besonderes Interesse stiessen dabei die neusten Drohnenmodelle. F¨¹r die meisten unsichtbar mit an Bord von vielen neuen Ger?ten: die neuste Steuerungs-Plattform von Qualcomm Technologies, des Marktf¨¹hrers bei Drohnen-Prozessoren.

Schon im Oktober 2015 k¨¹ndigte der Elektronik-Konzern unter dem Namen ?Snapdragon Flight? die Plattform an. Wesentlicher Bestandteil davon ist die Software externe Seite PX4, deren Entwicklung der Informatik-Doktorand Lorenz Meier von der ETH Z¨¹rich initiiert und massgeblich vorangetrieben hat.

Goldstandard in den n?chsten Jahren

Dieses Programm wird deshalb wohl in den kommenden Jahren der Gold-Standard f¨¹r Drohnensteuerungen sein. ?PX4 hat das Potential zum R¨¹ckgrat der rasant wachsenden Drohnen-Industrie zu werden. Was f¨¹r viele Smartphones Android ist, wird f¨¹r Drohnen die Software PX4 sein?, sagt Meier, der sein Doktorat in der Computer Vision and Geometry Group von Professor Marc Pollefeys absolviert.

Meier begr¨¹ndet die guten Erfolgsaussichten wie folgt: Bereits jetzt bildet PX4 auf tausenden Systemen die Infrastruktur f¨¹r die Flugsteuerung, ?und mit der Partnerschaft mit Qualcomm wird dieses Erfolgsmodell auf die n?chste Technologiegeneration ausgeweitet?, sagt er. In den kommenden Jahren werden Drohnen deutlich komplexere F?higkeiten haben und Hindernissen ausweichen k?nnen. Dazu werde der Funktionsumfang von PX4 st?ndig erweitert. ?K¨¹nftig wird es also immer mehr Drohnen am Himmel geben, die mit der ETH-Entwicklung abheben, und zwar weltweit?, ist Meier ¨¹berzeugt.

Modularer Aufbau ist Erfolgsfaktor

Die Parallele zu Android kommt nicht von ungef?hr: Der Quellcode von PX4 ist Open Source, also f¨¹r alle Interessierte offen zug?nglich. Jeder Drohnenhersteller kann den Code unentgeltlich nutzen und auf seine eigenen Bed¨¹rfnisse zuschneiden, so wie es Smartphone-Hersteller mit Android auch k?nnen. Dar¨¹ber hinaus kann jeder Anwender PX4 mit eigener Software wie Apps erweitern, um Spezialfunktionen, etwa Kamerasteuerungen, hinzuzuf¨¹gen. ?Die Modularit?t mit dem App-Konzept ist ein Alleinstellungsmerkmal und einer der Hauptgr¨¹nde, warum Hersteller wie Qualcomm auf PX4 setzen?, ist der Informatiker ¨¹berzeugt.

Gegen¨¹ber bisherigen Software-Steuerungen f¨¹r Drohnen hat PX4 zwei wesentliche Vorteile: Das Programm vereinfacht das Fliegen von Drohnen massiv und macht es gleichzeitig viel sicherer. Unter anderem erlaubt die Software den Drohnen autonom zu starten oder zu landen sowie eigenst?ndig bestimmten Objekten zu folgen, etwa Surfern in den Wellen oder Downhill-Mountainbikern auf ihrem wilden Ritt ins Tal.

Ein Wurf des ETH-?kosystems

Meier ist zwar Initiant von Pixhawk und Chefentwickler von PX4, beileibe aber nicht der einzige, der an der Software gearbeitet hat. Entstanden ist diese durch ein weltweites Entwicklerteam unter Federf¨¹hrung des ETH-Doktoranden. ?Viele K?pfe haben sich an der Entwicklung von PX4 beteiligt?, betont er. In der Programmierung der Software steckten unz?hlige Mannjahre Arbeit, die eine Einzelperson niemals leisten k?nne. ?Dennoch darf man mit gutem Gewissen sagen, dass PX4 wesentlich aus dem ?kosystem ETH Z¨¹rich hervorgegangen ist.?

Mit PX4 ist Meier und seinen Mitstreitern ein grosser Wurf gelungen, was in der heutigen Zeit beinahe an ein Wunder grenzt: Einen Standard zu setzen, wie es vor dreissig Jahren der Uni Berkeley mit Berkeley Software Distribution ¨C der Basis von Unix- Systemen ¨C gelungen ist.

Aus Nebenher-Projekt wurde Grossbaustelle

?Das Projekt hat ¨¹ber die vergangenen sieben Jahre eine wahnsinnige Evolution durchlaufen?, sagt Meier. Er begann das Projekt Pixhawk, aus dem die PX4 Software hervorgegangen ist, im Jahr 2008 ¨C ?nebenher?, aus eigenem Antrieb und parallel zu seinem Masterstudium, wie er sagt. Vom ETH Excellence Scholarship Opportunities Program (ESOP) erhielt er ein Stipendium, was dies erm?glichte. Im Laufe seines anschliessenden Doktorats wurde das Projekt immer gr?sser, Meier baute eine weltweite Community auf, um das Ziel einer professionellen Drohnen Plattform erreichen zu k?nnen.

PX4 ist seit 2011 verf¨¹gbar, ?seit 2014 w¨¹rde ich das System als ?fertig? bezeichnen?, erg?nzt der Forscher. Mittlerweile ist die dritte Generation von PX4 zur Nutzung parat.

Donationen erm?glichten Weiterentwicklung

Im Laufe der Zeit wurde auch die Industrie auf dieses Projekt aufmerksam. Mit einer Donation finanzierte etwa der Internethandelsriese Amazon Prime Air die Fortf¨¹hrung von Meiers Doktorat. Und mit der ?bernahme des Quellcodes durch Qualcomm hat PX4 den Durchbruch endg¨¹ltig geschafft.

Auch die Forschung arbeitet mit PX4. So verwenden mehrere ETH-Labors die Software, etwa das Autonomous Systems Lab f¨¹r Atlantik Solar, das Institut f¨¹r dynamische Systeme in der externe Seite Flying Machine Arena, ebenso die Robotics and Perception Group an der Universit?t Z¨¹rich. Aber auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an anderen renommierten Hochschulen wie dem MIT oder Stanford benutzen PX4 f¨¹r ihre Forschungsdrohnen.

Zwei Erfolgsfaktoren macht der Nachwuchsforscher geltend, welche zum Gelingen des Projekts beigetragen: ?Einerseits unterst¨¹tzt mein Professor Marc Pollefeys und die ETH insgesamt Z¨¹rich Open-Source-Bestrebungen, andererseits auch das unternehmerische Denken bei ihren Forschern, weswegen stets der Nutzen f¨¹r die Industrie als Richtschnur f¨¹r die Entwicklung von PX4 gewesen ist.?