Firefly - Mobiles und vernetztes Positionierungssystem zur gestützten Navigation in urbanen Umgebungen
Zur Selbstlokalisierung beim autonomen Fahren ist eine hochgenaue Navigation erforderlich. Dazu können GNSS-Beobachtungen und inertiale Sensoren fusioniert werden. Für sicherheitskritische autonome Anwendungen ist darüber hinaus eine Integritätsaussage unerlässlich. Jedoch ist die Verfügbarkeit von GNSS-Beobachtungen und GNSS-Korrekturdaten in schwierigen Umgebungsbedingungen wie beispielsweise dicht- und hochbebauten urbanen Gebieten zum Teil stark beeinträchtigt. Das kann zu einem inakzeptablen Verlust der notwendigen Genauigkeit bis hin zu einer falsch ermittelten Integritätsaussage führen und gefährdet damit Leben. Daher muss die Verfügbarkeit hochgenauer Ranging-Quellen vor allem im urbanen Raum erhöht werden.
Das soll innerhalb von Firefly durch die Erweiterung des Navigationssystems um „terrestrische“ Satelliten (im folgenden Pseudoliten genannt) und „orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM)“-Ranging, wie es mit LTE- oder 5G-Sendemasten möglich ist, gelingen. Es sollen dazu neuartige Pseudoliten und Pseudolite-Signale entwickelt werden, welche die Signale von GPS, Galileo, LTE und in Ansätzen von 5G unterstützen. Die Verarbeitung der GNSS-, der Pseudoliten- und der LTE-Signale erfolgt in innovativen „sofware defined radio (SDR)“-Empfängern, welche speziell für urbane Umgebungen optimiert werden. Der Navigationsfilter von Firefly nutzt dabei das „real-time kinematic (RTK)“-Verfahren für alle Signalklassen und stellt die Integrität der Lösung sicher.
Der Demonstrator des Firefly-Projektes besteht aus zwei Pseudoliten-Trägerplattformen, welche optional über ein fliegende Teilplattform, ein UAV-Relais, den GNSS- und LTE-Empfang verbessern. Weiter beinhaltet der Demonstrator eine SDR-Basisstation und einen SDR-Rover inkl. RTK-Navigationsfilter an Bord des Testfahrzeuges. Der Demonstrator wird am Gelände der UniBw M aufgebaut. Eine Simulationsumgebung wird erstellt, um Szenarien für ein großflächiges Ausrollen der Technologie bewerten zu können.
Blockdiagramm der Firefly-Positionierung. Ein Rover, d. h. ein Fahrzeug, positioniert sich präzise und robust mit den Signalen von GNSS-Satelliten, terrestrischen Pseudo-Satelliten (Pseudoliten) und mit LTE/5G-Downlinksignalen.
Laufzeit: 01.07.2021 bis 30.6.2024
Förderung: DLR Raumfahrtmanagement
Projektpartner: RWTH Aachen, WORK Microwave