Grundlegendes zur Multikoptertechnik

Multikopter (oft umgangssprachlich auch als "Drohnen" bezeichnet) beruhen auf einem einfachen Prinzip: Mindestens vier auf einer Ebene über Kreuz angeordnete Antriebseinheiten (Elektromotoren mit Propellern) werden durch eine Elektronik einzeln angesteuert. Die Antriebseinheiten sind so angeordnet, dass sie die Luft nach unten wegdrücken und so dem Multikopter einen Schub senkrecht nach oben geben. Dadurch schwebt der Multikopter in der Luft. Die Elektronik sorgt mit Hilfe unterschiedlicher Sensoren (Gyroskope, Luftdruckmesser, Kompass) dafür, dass der Multikopter in der Waage und damit in der Luft bleibt.

Lagekorrekturen werden durch die individuelle Drehzahlregelung der einzelnen Motoren erzielt. Wird die Drehzahl an einer Antriebseinheit leicht verringert, verringert sich der Schub an dieser Seite und der Multikopter kippt ein wenig in diese Richtung. Dies führt dazu, dass der Multikopter sich in diese Richtung bewegt. Wird die Drehzahl an allen Antriebseinheiten gleichmäßig verändert, steigt der Multikopter auf oder ab.

Multikopter besitzen immer mehrere Paare von Antriebseinheiten und werden daher auch nach der Anzahl der Motoren Quadrokopter, Hexakopter oder Oktokopter genannt. Bei jedem Paar der Antriebseinheiten werden die beiden Elektromotoren gegenläufig angetrieben, um die Auswirkungen des Drehmoments der einzelnen Motoren auf die Drehrichtung des Multikopters zu neutralisieren. Wird eine Drehung des Multikopters jedoch gewünscht, so werden zum Beispiel für eine Rechtsdrehung bei allen linksdrehenden Motoren die Drehzahl erhöht, während sie für die rechtsdrehenden Motoren erniedrigt wird. Damit bleibt der Multikopter auf gleicher Höhe, nutzt aber den Drehmoment der Motoren für die Drehung um die eigene Achse.

Mit Hilfe einer Funkfernsteuerung nimmt der Pilot auf das Flugverhalten des Multikopters Einfluss und steuert dadurch den Multikopter an die gewünschte Position und Höhe. Aktuelle Multikopter verfügen zusätzlich über eine GPS-Unterstützung und einen Kompass. Damit kann der Multikopter seine Position und Höhe selbst bestimmen und kontrollieren. Über diese Funktion kann man den Multikopter veranlassen, seine Position auch entgegen Windeinflüssen selbstständig zu halten, ihn also an einem Punkt "parken".

Um Bilder aus der Luft machen zu können, kann man an einen Multikopter eine Kamera befestigen. Montiert man die Kamera in ein sogenanntes "Gimbal", lässt sich der Neigungswinkel unabhängig von der Ausrichtung des Multikopters über die Funkfernsteuerung steuern. Aktuelle Gimbals gleichen automatisch Flugbewegungen des Multikopters aus, so dass die Kamera immer optimal ausgerichtet bleibt. Auch die Auslösung der Kamera kann über die Funkfernsteuerung beeinflusst werden.

Um den Bildausschnitt der Kamera zu kontrollieren, kann das aktuelle Kamerabild abgegriffen werden und über eine Videofunkstrecke zu einer Bodenstation übertragen werden. Hier kann das Kamerabild auf einem Monitor oder einer Videobrille angezeigt werden. Mit Hilfe dieser technischen Unterstützung ist es dem Piloten möglich, die Ausrichtung der Kamera zu korrigieren und die Kamera im richtigen Moment auszulösen.