Navigieren ohne GPS

Die Satellitennavigation ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Beim Autofahren oder bei Auslieferungen verlassen wir uns inzwischen blind auf die Positionsbestimmung aus dem Weltall. Dabei stehen derzeit die Systeme GPS (USA) und GLONASS (Russland) vollständig zur Verfügung, während Galileo (Europa) und Beidou (China) noch im Aufbau sind.

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Allerdings gibt es Umgebungen, in denen das Satellitensignal nicht empfangen werden kann – zum Beispiel in Lagerhallen, Wäldern, Tunneln oder Minen. Hier hilft nur ein Ortungssystem weiter, das auch ohne Satellitenkontakt funktioniert. Genau das hat das Institut für optische Sensorsysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt: Integrated Positioning System (IPS) nennt sich die Lösung, die Ende 2018 mit dem Innovationspreis Berlin Brandenburg ausgezeichnet wurde. Sie kann die eigene Position ohne Vorwissen über die Umgebung und ohne äußere Bezugspunkte präzise bestimmen.

Menschlicher Orientierungssinn als Vorbild

Als Vorbild haben die DLR-Ingenieure den menschlichen Orientierungssinn gewählt. Sie imitieren den Seh- und Gleichgewichtssinn mithilfe einer Stereokamera und einer inertialen Messeinheit, die Beschleunigungen ermittelt. Zudem ist es möglich, weitere Sensoren an das System anzuschließen. Die Sensordaten werden kombiniert und liefern daraufhin die Position und die Lage im Raum. Und das mit erstaunlicher Genauigkeit: IPS liefert in Echtzeit den Ort auf 0,1 Prozent der zurückgelegten Wegstrecke genau.

„Mit dem System können beispielsweise Industrieanlagen oder Bergwerke inspiziert, aber auch das autonome Fahren unterstützt werden“, erklärt Projektmanager Dr. Anko Börner vom DLR-Institut für optische Sensorsysteme. In Zukunft sollen Systeme wie IPS bei sicherheitsrelevanten Anwendungen auf der Erde, aber auch bei Forschungsmissionen auf fremden Planeten eine wichtige Rolle spielen. „Sie sind gewissermaßen das technische Auge und liefern umfassende und wertvolle Daten”, so Börner. „Ähnlich wie das Auge das wichtigste Sinnesorgan für die Menschen ist, so sind optische Systeme der primäre Sensor zur Umgebungserfassung für technische Geräte.“

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Mögliche Einsätze in der Logistik

Auch in der Logistik sieht Börner Anwendungsfälle: „In Lagerhallen hat man in der Regel keinen GPS-Empfang, und es kann unter Umständen sehr kostspielig sein, sie mit WiFi-Antennen für die Navigation auszustatten. Beim IPS reicht es aus, nur die Fahrzeuge mit der Technik auszurüsten – in vielen Fällen die einfachere Lösung.“

Generell ist der Bedarf an solchen Lösungen in der Logistik groß. „Die Ortung von Gütern, Menschen und Fördertechnik bringt immense Vorteile: Waren können schneller geortet werden, der nächste verfügbare Gabelstapler kann automatisiert ermittelt werden, Kollisionen zwischen Mensch und Maschine werden vermieden”, erläutert Thomas Reppahn, Leiter Zentrale Logistics Product and Process Management der Schenker Deutschland AG. „Da GPS wegen fehlender Kontaktmöglichkeit zu den Satelliten nicht funktioniert, wurde dieses Manko bisher mit aufwendigen Sendern und entsprechender Sensorik gelöst. Innovationen in diesem Bereich könnten zu verringerten Investitionen in der Infrastruktur führen und sind sehr interessant.“

“#Positionsbestimmung ohne Satellitenhilfe: Das @DLR_de hat ein #Navigationssystem für Innenräume und Minen entwickelt. Es eignet sich auch für die #Logistik, etwa in #Lagerhallen.“

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Erste Testanwendungen

Erste Testanwendungen von IPS gibt es bereits, zum Beispiel den DMT PILOT 3D für die präzise Positions- und Lagebestimmung, Navigation und 3D-Dokumentation. Das mobile Handgerät soll im Bergbau, bei der Schiffsinspektion, in Bau- und Infrastrukturprojekten, aber auch in der Forstwirtschaft und der Vermessung in der Seismik eingesetzt werden. Bei einer Schiffsinspektion dient es beispielsweise zur Aufnahme und automatischen Positionierung von Inspektionsfotos in einem zuvor erstellten 3D-Computermodell des Schiffes.

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4.-7. Juni – Halle B6, Stand 209/310