Bewegungsmodell-basierte Filtertechniken zur Navigation mit miniaturisierten Sensoren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Florian Holzapfel; Professor Dr.-Ing. Gert F. Trommer; Professor Dr.-Ing. Peter Vörsmann
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 175142409

Die beiden antragstellenden Institute konnten im bisherigen Projektverlauf das Potential der Bewegungsmodell-basierten Navigation zur Überbrückung längerer GPS-Ausfälle klar bestätigen. Die gemeinsame Entwicklung der effizienten Unified Model Methode setzt einen wichtigen Grundstein im Bereich der Methodenentwicklung und stellt ein gutes Beispiel der Innovationsfähigkeit des Kooperationsvorhabens dar.Ausgehend von den bisherigen Ergebnissen sind die wichtigsten Punkte einer beantragten Weiterführung des gemeinsamen Projekts:Wie sind der Unified Model Ansatz und die in der Literatur bekannten Ansätze zu bewerten?Im Gebiet der Bewegungsmodell-basierten Navigation fehlt bisher ein umfassender Vergleich der verschiedenen Methoden, die in den letzten Jahren vorgestellt wurden. Diese Strukturierung des Gebiets soll in der beantragten zweiten Projektphase erfolgen, um weitere Erkenntnisse bezüglich der Charakteristik verschiedener Ansätze zu erlangen und anhand der identifizierten entscheidenden Merkmale der besten Methoden ein vertieftes Verständnis zu gewinnen.Welche Entscheidungen müssen bei einer Anpassung für ein spezifisches Flugsystem getroffen werden?Es soll ein strukturiertes Verfahren zur Entwicklung eines Bewegungsmodell-basierten Navigationssystems entworfen werden, das den verschiedenen Systemanforderungen (Genauigkeit, Robustheit, Funktion) und Randbedingungen (verfügbare Modellierung, Stützsensorik, Rechenleistung) Rechnung trägt.Welche methodischen Maßnahmen führen zu einer Verbesserung unter realen Bedingungen?Die Leistungsfähigkeit und Robustheit des Navigationssystems soll in vielfältiger Hinsicht verbessert werden: So sollen erweiterte Bewegungs- und Fehlermodelle entwickelt und untersucht werden, zugeschnitten auf die Anforderungen der jeweiligen Plattformen. Außerdem sollen Methoden entwickelt werden, die die Gültigkeit der im Navigationssystem getroffenen Annahmen überwachen. Dies erscheint in der bereits vorhandenen Struktur vielversprechend möglich. Ein robustes Bewegungsmodell-basiertes Navigationssystem wäre z.B. in der Lage, trotz defekter Rotoren oder gestörter GPS-Messungen weiter zu navigieren.Welche geeigneten Anwendungen gibt es?Die Bedeutung der beantragten Weiterführung liegt außerdem in der dringenden Beantwortung der Frage, ob die Methode der Bewegungsmodell-basierten Navigation, die im Bereich der Entwicklung schon viel Aufmerksamkeit erfahren hat, tatsächlich eine Perspektive einer standardmäßigen realen Anwendung in UAVs und Kleinflugzeugen hat. Dazu soll systematisch der Nutzen quantifiziert werden, bei Berücksichtigung verschiedener Kombinationen von IMU- und Modellqualität. Damit sollen die Anwendungsfälle aufgezeigt werden, bei denen sich dem realisierbaren Nutzen Bewegungsmodell-basierter Navigation ein Bedarf in diesen Fluggeräteklassen zuordnen lässt, der nicht bereits durch etablierte (Navigations-)Technologien gedeckt ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen