Kompakte Navigationssysteme für unbemannte Drohnen der Zukunft
06. März 2024 – Für die photogrammetrische Vermessung von Industriegebäuden und Geländetopografien, oder als Lastendrohnen in der Logistikbranche werden unbemannte Drohnen (UAVs) mit möglichst geringem Eigengewicht und gleichzeitig hoher Nutzlast benötigt. Im Rahmen eines Forschungsprojekts hat das Fraunhofer IZM eine kompakte und leichte Navigationseinheit (IMU) für diese Drohnen entwickelt, die eine für die zivile Anwendung bisher unerreichte Genauigkeit im Zentimeterbereich ermöglicht.
Ziel des Forschungsprojektes IMUcompact war die Entwicklung einer Messeinheit zur präzisen Positionsbestimmung von autonomen Drohnensystemen. Die Inertial Measurement Unit (kurz: IMU) des Systems basiert im Wesentlichen auf drei Gyroskopachsen und drei Beschleunigungssensoren, die eine zentimetergenaue Positionsbestimmung für Navigation und Geländevermessung ohne GPS-Signal ermöglichen. Kompakte Gyroskope mit geringer Auflösung befinden sich heutzutage in allen Smartphones und Smart Watches, um zum Beispiel die Orientierung des Bildschirms oder der Fotokamera sicherzustellen. Diese sogenannten MEMS1 – Gyroskope sind zwar auch klein und leicht, für den Einsatz in Drohnen allerdings anfälliger gegenüber Umwelteinflüssen wie Temperatur, Feuchtigkeit und elektromagnetischen Feldern. IMU-Systeme mit höherer Auflösung waren bisher aufgrund ihrer Größe und Kosten nicht für die Industrie oder Wirtschaft rentabel
Das am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration entwickelte interferometrische faseroptische Miniaturgyroskop (IFOG) ermöglicht eine höhere Detailgenauigkeit und kann aufgrund seiner Kompaktheit und einem geringen Gewicht mit unterschiedlichsten Trägerdrohnen kombiniert werden. Da diese Form des Gyroskops keine beweglichen Teile beinhaltet und elektromagnetisch unempfindlich ist, eignet sie sich weitaus besser für den Einsatz in unbemannten Drohnen als herkömmliche MEMS-Alternativen.
Projektpartner*innen für IMUcompact waren neben dem Fraunhofer IZM die IGI – Ingenieur-Gesellschaft für Interfaces mbH, die IntraNav GmbH, sowie die MILAN Geoservice GmbH als assoziierter Partner. Das Projekt wurde für eine Laufzeit von fünf Jahren bis März 2023 unter dem Förderkennzeichen 13N14758 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.