F. Andert

Diese Arbeit betrachtet Alternativen zu satellitengestützter Navigation als Ergänzung zu gekoppeltem GNSS/INS. Vorgestellt wird ein optisch gestütztes Lokalisierungsverfahren für den Einsatz bei kleineren bzw. unbemannten Luftfahrzeugen in unbekannten Umgebungen und bei Flügen über größere Entfernungen im Kilometerbereich. Technischer Kern ist ein kamerabasiertes Verfahren zur Lokalisierung und Kartierung (SLAM). Hierbei werden aus Bildinhalten 3D-Geländemerkmale extrahiert. Durch Georeferenzierung aus vorhergehenden Positionsdaten können diese dann für die weitere Lokalisierung der Kamera und damit des Luftfahrzeugs verwendet werden. Zur Erhöhung der Genauigkeit werden die Informationen der Kamerabilder mit Entfernungsmessungen kombiniert. Geeignet sind hier insbesondere Sensoren wie Lidar und Radar. Die Anwendbarkeit des Ansatzes wird anhand von Daten aus Flugversuchen demonstriert - gezeigt werden Flugversuche mit bemannten und unbemannten Versuchsträgern. Die relative optische Navigation erreicht eine Ungenauigkeit von etwa 1-6% Fehler bezogen auf die geflogene Strecke, was in etwa in der Größenordnung der verwendeten Entfernungssensoren liegt. Darüber hinaus geht der Artikel auf spezielle Probleme der Sensorik sowie auf die Grenzen der Anwendbarkeit optischer Navigationsverfahren mit Luftfahrzeugen ein.

This work examines alternatives to satellite-based navigation as a complement to coupled GNSS/INS. An optically supported localization method is presented for use with smaller or unmanned aerial vehicles (UAVs) in unknown environments and for flights over longer distances in the kilometer range. The core technology is a camera-based localization and mapping (SLAM) method. Here, 3D terrain features are extracted from image data. By georeferencing these features from previous position data, they can then be used for further localization of the camera and thus the aircraft. To increase accuracy, the information from the camera images is combined with distance measurements. Sensors such as lidar and radar are particularly suitable for this purpose. The applicability of the approach is demonstrated using data from flight tests – flight tests with manned and unmanned test vehicles are shown. The relative optical navigation achieves an inaccuracy of approximately 1-6% error relative to the distance flown, which is roughly on the same order of magnitude as the distance sensors used. Furthermore, the article addresses specific problems of sensor technology as well as the limits of the applicability of optical navigation methods with aircraft.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2016, Braunschweig

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2016

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 8 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201609303570

AUS, Automatisierung, Navigation, Ortung, RPA, RPAS, SLAM, UAV

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30.09.2016