Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Das Verbundvorhaben SafeUAVnav verfolgt das Ziel, die Präzision, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Eigenlokalisierung und Navigation von unbemannten Luftfahrzeugen (UAV) auch in Umgebungen sicherzustellen, in denen satellitengestützte Navigationssysteme (GNSS) gestört oder nicht verfügbar sind. Durch die Entwicklung und Integration eines Multi-Hybrid-Sensorsystems, das die Komponente Inertialmesssystem mit optischen, funkbasierten und weiteren Lösungen kombiniert, sollen neue Standards für die sichere Navigation von UAVs gesetzt werden.
Ein besonderer Fokus liegt dabei – neben weiteren Anwendungsszenarien – auf dem maritimen Bereich, der für visuelle Navigationsverfahren bislang nur eine begrenzte Anzahl an charakteristischen Merkmalen bietet und somit besondere Herausforderungen für eine zuverlässige Positionsbestimmung darstellt.
Das Projekt trägt dazu bei, die Luftfahrt im Bereich UAV sicherer zu machen und die Integration von UAVs in den europäischen Luftraum zu ermöglichen sowie dabei mögliche Konzepte (z.B. im U-Space) voranzutreiben.
Projektziele
- Entwicklung einer robusten Navigationslösung für UAVs in GNSS-denied-Umgebungen (z. B. bei Beeinträchtigungen durch Jamming oder Spoofing)
- Erprobung und Validierung eines Multi-Hybrid-Sensorsystems auf verschiedenen Testplattformen (UAV, Schiff)
- Demonstration der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Lösung im Onshore- und Offshore-Bereich
- Beitrag zur sicheren Integration von UAV in den europäischen Luftraum (U-Space)
Beitrag des Fraunhofer IFAM
Das Fraunhofer IFAM bringt in das Projekt SafeUAVnav seine Expertise im Bereich maritimer und offshore-naher Drohnenanwendungen ein. Als Betreiber des Offshore Drone Campus Cuxhaven (ODCC) – einer spezialisierten Test- und Entwicklungsplattform für unbemannte Luftfahrtsysteme an der deutschen Nordseeküste – verfügt das Institut über eine einzigartige Infrastruktur, um Navigationslösungen unter realen maritimen Bedingungen zu erproben und zu validieren. Zu den Tätigkeiten des Fraunhofer IFAM gehören unter anderem folgende Inhalte:
- Auslegung, Definition und Entwicklung eines optischen Sensorsystems zur Positionsbestimmung als Bestandteil der Multi-Hybrid-Sensorlösung. Das optische System soll eine GNSS-unabhängige Lokalisierung ermöglichen und wird hinsichtlich der spezifischen Anforderungen maritimer Einsatzumgebungen konzipiert
- Entwicklung des Datenfusions-Algorithmus zur kombinierten Verarbeitung der Signale der Multi-Hybrid-Sensorlösung mit dem Ziel einer robusten und präzisen Positionsbestimmung auch unter GNSS-Störbedingungen.
- Integration der Pseudo-Positionsdaten in die Flugsteuerung des UAV sowie Untersuchung des Einflusses dieser Daten auf das automatisierte Flugverhalten und die Steuerungsrobustheit.
- Definition und Durchführung von Tests der Multi-Hybrid-Sensorlösung unter realen Bedingungen – sowohl mit UAV als auch in Kombination mit dem institutseigenen Forschungsboot im maritimen Testumfeld des ODC in Cuxhaven.
- Auswertung der gewonnenen Mess- und Flugdaten sowie Bewertung der Navigationslösung hinsichtlich Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Eignung für maritime Einsatzszenarien.
