Navigationssysteme der nächsten Generation

Ende 2010 hat sich ein Konsortium aus acht Unternehmen und den Hochschulen für Angewandte Wissenschaften in Karlsruhe und Konstanz zusammengeschlossen, um die nächste Generation an präzisen Lowcost-Navigationsplattformen zu entwickeln und neue Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen.

Das dreijährige Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird unter der Federführung der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft durchgeführt und vom Wirtschaftsministerium des Landes Baden-Württemberg als Projektträger sowie durch die beteiligten Unternehmen mit rund 1/2 Mio. Euro gefördert.

„Grundidee unseres gemeinsamen Vorhabens ist es“, so Prof. Dr. Reiner Jäger, Professor an der Fakultät für Geomatik der Hochschule Karlsruhe, „die Möglichkeiten der satellitengestützten Navigation mit weiteren ortsgebundenen Sensorsystemen miteinander zu kombinieren. Dazu müssen wir neue mathematische Modelle und Algorithmen entwickeln, um aus den Rohdaten physikalisch unterschiedlicher Sensoren Position, Geschwindigkeit und Orientierung eines Objekts hochpräzise in einer Navigationslösung zusammenzuführen und zu berechnen. Da die Berechnung auf Daten aus mehreren Sensorsystemen basiert, funktionieren solche Navigationsplattformen auch in Fällen, wo Einzelsensoren ausfallen, beispielsweise wenn satellitengestützte Systeme (GNSS) nicht zur Verfügung stehen“.

Für das Verbundforschungsprojekt wurde am Institut für Angewandte Forschung der Hochschule Karlsruhe eine eigene Forschungsstelle eingerichtet. Hier werden in enger Zusammenarbeit mit den beteiligten Unternehmen mathematische Modelle und Algorithmen für die skalierbare Multisensor-Plattformnavigation konzipiert. Sie ist die Basistechnologie für neue Anwendungen, Patente und Produkte. Neben der Entwicklung der mathematischen Berechnungssysteme und entsprechender Prototypen geht es dabei auch um neuartige Messsysteme zur direkten Datenerfassung beispielsweise durch mobiles Laserscanning oder in Form kompakter Aufnahmesysteme als Handgeräte.

Innerhalb des Forschungsverbunds werden dann an der HTWG Konstanz entsprechende Steuerungssysteme für Objekte wie z. B. Drohnen entwickelt. Weitere mögliche Anwendungsfelder für die neuen Lowcost-Navigationsplattformen sind: Maschinen- und Fahrzeugnavigation, Datenerfassungssysteme zur direkten Objektgeoreferenzierung z. B. für Smartphones (Touristik, Spiele, Orientierung), Drohnen-Robotiksysteme (Luft/Wasser/Land), Systeme zur nahtlosen Navigation außer- und speziell auch innerhalb von Gebäuden. Zur Navigation innerhalb von Gebäuden wird mit sogenannten autarken Sensoren (z. B. Inertialsensoren) gearbeitet, also ohne lokal installierte Sensoren, sodass auch bei der Beschädigung bzw. der Zerstörung der Gebäude die Navigations- und damit auch die Orientierungsmöglichkeiten beispielsweise für Feuerwehr und Rettungsdienste erhalten bleiben. „Bei den neuen Lowcost-Navigationsplattformen handelt es sich um skalier- und miniaturisierbare Systeme“, erläutert Prof. Dr. Reiner Jäger, „sie können also in Größe und Umfang an die unterschiedlichsten Anwendungen angepasst werden. Die preisgünstigen Bauelemente erlauben auch die Produktion solcher Systeme in Großserien für den Massenmarkt. Wir erwarten zudem, dass sich im Projektverlauf weitere Entwicklungs- und Marktpotenziale erschließen.“

Die Hochschule Karlsruhe gehörte bereits 2008 zu den Gründungsmitgliedern des Forums für anwendungsbezogene Satellitennavigation und mobile IT Baden-Württemberg e. V. „Wir freuen uns daher sehr, dass dieses Forum bei der Förderung innovativer Cluster in Baden-Württemberg durch das Wirtschaftsministerium nun 2010 den Zuschlag für dieses Verbundforschungsprojekt erhalten hat“, so Rektor Prof. Dr. Karl-Heinz Meisel, „denn die anwendungsorientierte Forschung ist ein zentrales Element in der Profilbildung unserer Hochschule. Solche Forschungsaktivitäten dienen auch unserer Hochschullehre, die so über eine höchstmögliche Aktualität und Praxisrelevanz verfügt. Das macht unsere Studierenden und Absolventen auch zu begehrten Mitarbeitern und Innovationsträgern in Wirtschaft und Industrie.“