iRTK

Es gibt weltweit eine Reihe von Technologieprojekten, die von cm-genauer Positionierung mittels globaler Satellitennavigationssysteme (GNSS) profitieren würden, bzw. dadurch erst ermöglicht werden.

Als Beispiele wären autonom fahrende Kraftfahrzeuge, "Augmented Reality" oder unbemannte Flugkörper zu nennen. Nun kann GNSS über Verfahren wie die "Real-Time-Kinematic (RTK)"-Positionierung diese hohe Genauigkeit liefern, allerdings nur bei LOS (Line of Sight) Signalen.

Im Stadtgebiet - wo die oben genannten Anwendungen wünschenswert wären - ist hingegen mit GNSS-Signalabschattungen und Reflexionen zu rechnen. Die Verfügbarkeit einer RTK-Lösung im Stadtgebiet ist je nach Bebauungsdichte zur Zeit mit kleiner als 50 - 70 % anzugeben und das heißt, dass für diese sicherheitskritischen Anwendungen RTK nicht nutzbar ist. Daher ist der autonome Flug einer Drohne in einer Stadt, zum Beispiel zur Verkehrsüberwachung, derzeit nicht denkbar.

Ziel des Projekts

Ziel des Projektes ist die Verfügbarkeit einer RTK-Lösung durch Inertialsensorik und Nutzung von GPS+Galileo Signalen auf L1/E1 und L5/E5a in einen Bereich von >99 % zu heben. Ein kosteneffizienter mikroelektromechanischer (MEMS) Beschleunigungs- und Drehratenmesser (IMU) soll verwendet werden, um "Cycle-Slips" in den GNSS-Trägerphasenmessungen zu detektieren, welche die Hauptursache der niedrigen RTK-Verfügbarkeit im Stadtgebiet darstellen.

Des Weiteren wird ein GPS+Galileo RTK-Modul entwickelt und mit einem tief-gekoppelten GNSS-IMU Empfänger betrieben, um kontinuierliches Signaltracking auch bei Abschattung zu gewährleisten. Zur Mehrwege-Unterdrückung wird das Prinzip der "synthetischen Antennenapertur" angewendet.

Der zugrundeliegende Kalmanfilter wird über IMU-Kalibrierung und eine Sensitivitätsanalyse so erweitert, dass seine Zustände MEMS-IMU-Fehler besser wiedergeben. Dies soll die Nutzung kosteneffizienterer IMUs ermöglichen und längere Zeiträume kompletten GNSS-Ausfalls (z.B. in einer Unterführung) überbrückbar machen.

Zur Verifikation des Systems wird ein Messbus aufgebaut, der mit einer Ring-Laser-IMU eine Referenzlösung mit einer Genauigkeit von ca. 1 cm liefert. Zusätzlich werden über Kameras kritische Stellen der Positionierung identifiziert und Konkurrenzsysteme evaluiert. Die aufbereiteten Daten werden auch zur Optimierung der zu entwickelnden Algorithmen verwendet.

Erwartete Ergebnisse

Der Nutzen des Projektes liegt primär in verbesserten Empfänger-Algorithmen, welche entsprechend lizensiert und verkauft werden sollen. Der Markt dafür ist sehr breit und wird generell auch von anderen Anbietern auf eine generische Weise adressiert. Interessante wissenschaftliche Ergebnisse aus dem Bereich von RTK oder der integrierten Navigation werden entsprechend publiziert. Gleichzeitig wird die Kompetenz zum Design und zur Durchführung von Experimenten und Entwicklung von Kleinserienprodukten weiter vertieft.

Projektleitung

IGASPIN GmbH

Projektpartner:innen

• JOANNEUM RESEARCH
• TU Graz

IGASPIN GmbH
DI. Eva Bauer
Reininghausstraße 13a
A-8020 Wien