Autonomous surveying of a section of the Ruhr: Field report on high-resolution bathymetry

The Düsseldorf district government commissioned the Fraunhofer Institute for Optronik, Systemtechnik, and Information Technology (IOSB) to conduct a bathymetric measurement of a six-km section of the Ruhr River by an autonomous surface vehicle (ASV). The ASV is based on the Otter Pro vehicle and is equipped with multibeam sonar, inertial sensors, RTK GNSS, LiDAR, and cameras. The ROS-based algorithm toolbox (ATB) from Fraunhofer IOSB provided the autonomy and multi-sensor fusion functionality such as navigation, mission planning, obstacle avoidance, data acquisition, and preprocessing. A fully georeferenced 3D model of the riverbed and partially of the bank structures was generated from the data of a four-day measurement campaign. The article elaborates on the technical characteristics of the platform, the sensor technology employed, the autonomy capabilities of the platform, the software components utilized, the encountered challenges, and the ensuing outcomes.

Die Bezirksregierung Düsseldorf beauftragte das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Informationstechnologie (IOSB) mit der Durchführung einer bathymetrischen Vermessung eines sechs Kilometer langen Ruhr-Abschnitts durch ein autonomes Oberflächenfahrzeug (ASV). Das ASV basiert auf dem Fahrzeug Otter Pro und ist mit Multibeam-Sonar, Trägheitssensoren, RTK-GNSS, LiDAR und Kameras ausgestattet. Die ROS-basierte Algorithmen-Toolbox (ATB) des Fraunhofer IOSB lieferte die Autonomie- und die Multisensorfusions-Funktionalität wie Navigation, Missionsplanung, Hindernisvermeidung, Datenerfassung und -vorverarbeitung. Aus den Daten einer viertägigen Messkampagne wurde ein vollständig georeferenziertes 3D-Modell des Flussbettes und teilweise der Uferstrukturen erstellt. Der Artikel geht auf die technischen Merkmale der Plattform, die eingesetzte Sensortechnologie, die Autonomiefähigkeiten der Plattform, die verwendeten Softwarekomponenten, die aufgetretenen Herausforderungen und die daraus resultierenden Ergebnisse ein.