Navigationslösungen

 

Autonome Systeme sind das Zukunftsthema im Bereich der weltweiten Mobilität. Neueste Assistenzsysteme, Innovationen auf dem Gebiet der Sensorik und Umfelderkennung sowie die fortschreitende digitale Vernetzung im Alltag lassen die Vision von autonom agierenden Systemen möglich erscheinen.

Ansprechpartner

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Jan-Jöran Gehrt

Gruppenleiter Navigationslösungen

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+49 241 80 28032

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Global Navigation Satellite Systems

Ein sehr großer Anteil an diesen Entwicklungen ist auf den stetig wachsenden Einsatz von globalen Navigationssystemen, den Global Navigation Satellite Systems, kurz GNSS, zurückzuführen und dem damit einhergehenden rasanten Einzug von Assistenzsystemen und aktiven Sicherheitssystemen in alltägliche Prozesse. Auf dem Weg zum völlig autonom agierenden System werden verschiedene Stufen der Automatisierung definiert: Assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert, vollautomatisiert und fahrerlos.

Die Stufen unterscheiden sich durch den Umfang der Steuereingriffe und Kontrollfunktionen durch den Menschen und durch den Umfang von automatisierten Eingriffen und Sicherungsfunktionen durch das System. Mit höherer Automatisierungsstufe sinken die Eingriffe durch den Menschen während gleichzeitig die Eingriffe durch das System steigen. Allen Stufen gemein ist die Forderung nach einer hohen Genauigkeit von Positionsdaten. Je mehr Sicherungsfunktionen durch das System übernommen werden, umso wichtiger werden Informationen zur Verfügbarkeit und Integrität der verarbeiteten Daten.

 

Die Gruppe Navigationslösungen bereitet die Basis für autonom fahrende Systeme unter Verwendung von Satellitennavigation, wobei neben GPS auch explizit das europäische Navigationssystem Galileo Verwendung findet. Insgesamt steht die Verbesserung der Lokalisierungsgenauigkeit, Geschwindigkeits- und Orientierungsschätzung durch Sensorfusion und Einbeziehung von externen Daten im Vordergrund. Dazu sind zuverlässige und hochverfügbare Datenquellen von hoher Bedeutung. Ein weiterer Aspekt auf dem Weg zum autonomen Fahren ist die Vernetzung von Vehikeln untereinander und deren gegenseitiger Informationsaustausch. Nur durch eine Vernetzung aller Verkehrsteilnehmer kann langfristig ein autonomer und sicherer Verkehr realisiert werden. Darüber hinaus spielt für diese Anwendungen in sicherheitskritischen Bereichen wie zum Beispiel in nicht abgeschlossenen Umgebungen mit Mischverkehr, eine Bewertung der Daten und deren Integrität eine Schlüsselrolle, so dass Störquellen und Systemfehler zuverlässig erkannt werden und die Regelungssysteme geeignet reagieren können.

Methodische Ansätze der Gruppe Navigationslösungen sind

  • GNSS-gestützte Lokalisierung und Navigation
  • Vernetzte Regelungssysteme
  • Sensorfusion
 

Test- und Entwicklungsumgebungen

Für jedes Forschungs- und Entwicklungsprojekt ist die Überführung auf die realen Versuchsträger in ihrer tatsächlichen Einsatzumgebung ein wichtiger Schritt. Die RWTH Aachen University hat Zugang zu zwei sogenannten Galileo Test- und Entwicklungsumgebungen, auch GATEs genannt. Diese Entwicklungszentren ermöglichen reproduzierbare Versuchsreihen zur Evaluierung von Navigationssystemen mit sogenannten Pseudoliten, welche Galileo Signale emulieren:

  Testfahrzeuge auf der Fahrdynamikfläche und in der Steilkurve im ATC. Urheberrecht: IRT Autonomes Testfahrzeug des IRT auf der Fahrdynamikfläche des ATC mit Steilkurve im Hintergrund.
  • Das automotiveGATE
    für automobile Anwendungen findet sich in Aldenhoven und ist in das Aldenhoven Testing Center, kurz ATC, integriert.

 
  Blick aus der Lokomotive, die an einem stehenden Güterzug vorbeifährt. Urheberrecht: IRT Messfahrt im Testgebiet mit Blick aus der Lokomotive heraus.
  • Das railGATE
    für schienengebundene Anwendungen befindet sich auf dem Gelände des Prüf- und Valdationscenters Wegberg-Wildenrath, kurz PCW, der Siemens AG und erlaubt realistische Tests für den Schienenverkehr.
 
 

 

Multikopter und Buggys

Fliegender Quadrocopter der Marke Pelican Urheberrecht: IRT Ein fliegender Quadrocopter der Marke Pelican. Der Kopter navigiert mit Hilfe von Satellitennavigationssignalen.

Als Forschungsplattformen stehen der Gruppe Navigationslösungen verschiedene Testgeräte zur Verfügung.

Dazu zählen Multikopter und automobilähnliche Testfahrzeuge, sogennannte Buggys, für die Methoden entwickelt werden, die den autonomen, sicheren Flug beziehungsweise die vernetzte, autonome Fahrt ermöglichen.

Die Forschungsplattformen finden Verwendung in den folgenden Anwendungen:

  Zwei mobile Testplattformen, sogenannte Buggys, des IRT Urheberrecht: IRT Zwei mobile Testplattformen des Instituts für Regelungstechnik. Beide sogenannten Buggys sind mit umfangreichem Messequipment und Laptops ausgerüstet. Ziel ist es, beide Buggys virtuell miteinander zu kuppeln.

Kopter:

  • Automatisierter Kamera-Multikopter
  • Automatisierte Inspektion von großen, schwerzugänglichen Objekten

Buggy:

  • Autonom fahrende, gekoppelte Fahrzeuge
  • Lokalisierung innerhalb eines vernetzten Systems