Um das Ziel der GAIA-Initiative zu erreichen, ein Hightech-Frühwarnsystem für Umweltveränderungen zu entwickeln und in die Praxis umzusetzen, ist eine neue Generation von Tiersendern ein wichtiger Baustein. Teams am Fraunhofer IIS arbeiten an der Hard- und Softwareentwicklung von miniaturisierten Tiersendern mit Niedrigstleistungssensorik mit Kamera und Bildverarbeitung. Die Sender werden energieautark sein, optimal an die Anatomie von Geiern angepasst und sind die Basis für weitere in der Entwicklung befindliche technologische Features wie on-board künstliche Intelligenzen zur Verhaltensdetektion und Bilderkennung sowie ein satellitengestütztes IoT-Kommunikationssystem.
Bei der Konzeption und Entwicklung von Hardwarekomponenten für Tiersender, wie sie in diesem Projekt zum Einsatz kommen sollen, müssen die Entwickler*innen des Fraunhofer IIS verschiedenen Anforderungen Rechnung tragen. Zum einen sollen die Sender über einen längeren Zeitraum vollkommen autark und unter schwierigen (klimatischen) Bedingungen funktionieren. Zum anderen darf die Besenderung von Wildtieren oder Vögeln, wie bspw. Geiern, zu keinerlei Beeinträchtigungen in deren Verhalten führen. Dies grenzt die Möglichkeiten bei der Umsetzung des Gehäuses und der verbauten Elektronik und Mechanik enorm ein. Um die CameraTags an die Anatomie von Geiern anzupassen und für die geplanten Einsatzszenarien zu fitten, entwickeln die Forscher und Forscherinnen ein ausgefeiltes Systemkonzept. Dieses basiert auf ultrakompakten Kameramodulen, miniaturisierter Sensorik (GPS, Temperatur, Beschleunigung etc.) und energieeffizienten KI-Mikrocontrollerboards. Damit die aus Sicht der Geier erkannten Tiere und Objekte (z.B. Tierherden, Kadaver, Vegetation) zuverlässig identifiziert und in Form von Bilddaten übermittelt werden, muss ein solcher Tiersender optimal angebracht sein. Um die 100% ige Funktionalität des Senders zu gewährleisten, erarbeiten die Ingenieure und Ingenieurinnen zusammen mit den Projektpartnern in iterativen Prozessen die nächsten Entwicklungsschritte.
Die von den Forscher*innen weiterentwickelte Embedded-Software für KI-Mikrocontroller ermöglicht einerseits die intelligente Bildaufnahme und andererseits die sensornahe (Bild-) Datenverarbeitung direkt auf dem Edge Device. Der entscheidende Vorteil dieser Onboard-Prozessierung und energieeffizienten Vorverarbeitung ist, dass nur die Bilder in Echtzeit und per IoT-Kommunikationsstrecke übermittelt werden, die für die Forschungstätigkeiten von Nutzen sind. Einschränkungen, wie sie sich durch die energieintensive Übertragung sämtlicher Rohdaten ergeben würden, werden so umgangen. Um die robuste Übermittlung der extrahierten Bild- und Sensordaten zu gewährleisten, implementieren die Entwickler und Entwicklerinnen ein leistungsfähiges Satelliten-IoT-Funkmodul in den Sender. Das vom Fraunhofer IIS entwickelte Kommunikationssystem basiert auf der terrestrischen mioty®-Technologie. Im Projektvorhaben wird das System auf das Satelliten-Szenario angewandt. Neben der Implementierung im Tiersender muss auch der Empfänger auf dem Satelliten angepasst werden, damit dort die gesendeten Informationen empfangen und verarbeitet werden können. Durch diese Entwickelung eines bidirektionalen Kommunikationslinks wird nicht nur eine robuste und energieeffiziente Datenübertragung zum Satelliten, sondern gleichzeitig eine Parametrisierung und Steuerung der Sendeknoten gewährleistet.
