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Drohnen Kompaktes Navigationssystem für unbemannte Drohnen

Von Fraunhofer IZM 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
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Logistikdrohnen dürfen nicht schwer sein – da geht jedes Gramm auf Kosten der Nutzlast. Das Fraunhofer-IZM hat jetzt eine kompakte, leichte Navigationseinheit für unbemannte Drohnen (UAV) entwickelt. Sie erreicht eine für zivile Anwendungen bisher unerreichte Genauigkeit im Zentimeterbereich.

Die Navigationseinheit (IMU) des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) ermöglicht die photogrammetrische Vermessung mithilfe von unbemannten Drohnen aus der Luft.(Bild: angkhan/stock.adobe.com)
Die Navigationseinheit (IMU) des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) ermöglicht die photogrammetrische Vermessung mithilfe von unbemannten Drohnen aus der Luft.
(Bild: angkhan/stock.adobe.com)

„IMUcompact“ haben die Forscher ihre Messeinheit zur präzisen Positionsbestimmung autonomer Drohnensysteme genannt – wobei „IMU“ für Inertial Measurement Unit steht. Im Wesentlichen nutzt diese Technik drei Gyroskopachsen und drei Beschleunigungssensoren. Damit soll eine zentimetergenaue Positionsbestimmung für Navigation und Geländevermessung möglich sein – und zwar ohne ein Signal des Global Positioning System (GPS). Solche IMU-Systeme befinden sich heutzutage zwar in jedem gewöhnlichen Smartphone, für die Industrie oder Wirtschaft sind sie wegen ihrer Anfälligkeit gegenüber Temperaturen, Feuchtigkeit und elektromagnetischen Feldern bisher aber nicht einsetzbar. Und höher auflösende IMU-Systeme haben sich wegen ihrer Größe und den Kosten dafür bisher nicht rentiert.

Innovative Montagemethode hilft

Mit einer neu entwickelten Montagemethode können die elektronischen und optischen Komponenten der IMU jetzt so angeordnet werden, dass ein hoher Grad an Miniaturisierung ohne Einbußen bei der Genauigkeit erreicht wird. Herkömmliche IMUs verfügen nur über eine Auflösung im Bereich von 25 bis 30 Zentimetern. Das am Fraunhofer-IZM entwickelte Gyroskop erlaubt jetzt eine absolute Genauigkeit von unter 10 Zentimetern, wie es von Seiten des Forschungsinstituts heißt. Die spezielle Anordnung der Messkomponenten auf einer 3D-gedruckten optischen Bank ermöglicht zudem eine hohe mechanische Festigkeit für industrielle Anwendungen bei sehr geringem Gewicht. Darüber hinaus wurde, wie es weiter heißt, eine anwendungsspezifische Leiterplatte entwickelt, die aufgrund ihres Designs sehr robust und gleichzeitig kompakt ist.

Reales Modell des interferometrischen Miniaturgyroskops (IFOG).(Bild: Fraunhofer-IZM)
Reales Modell des interferometrischen Miniaturgyroskops (IFOG).
(Bild: Fraunhofer-IZM)

„Als Expertinnen und Experten in der Aufbau- und der Verbindungstechnik optischer Fasern konnte das Fraunhofer-IZM gemeinsam mit Projektpartnerinnen und -partnern einen Demonstrator entwickeln, bei dem die IMU mit einem GPS-System sowie einem leistungsfähigen integrierten Schaltkreis zu einer vollständigen, integrierten Lösung kombiniert wurde. Dieser Prototyp soll in einem weiteren Schritt nun optimiert werden, um die zivile Nutzung autonomer Drohnensysteme weiter voranzutreiben“, fassen Projektleiterin Dr. Alethea Vanessa Zamora Gómez und Entwickler Christian Janeczka das Projektende zufrieden zusammen. Denkbar ist auch der Einsatz in anderen Trägersystemen wie Schiffen, der Luft- und Raumfahrt, autonomen Fahrzeugen, bis hin zu KI-basierten Logistiknetzwerken, die einen höheren Grad an Automatisierung ermöglichen. (bm)

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