Labor für Navigation
Raum F 1.12a
Das Labor beschäftigt sich mit der Entwicklung von Algorithmen zur Geodatenanalyse und Sensordatenfusion für Anwendungen aus der Navigation und Geoinformatik. Hierfür stehen unterschiedliche Sensoren sowie mobile Plattformen zur Verfügung.
Abschlussarbeiten
Im Labor werden zahlreiche Abschlussarbeiten zu Navigationsthemen betreut.
Laborausstattung
Möchte man nicht nur die Position (X, Y, Z) eines Objektes, sondern auch dessen Orientierung (Omega, Phi, Kappa bzw. Roll, Pitch, Yaw) im Raum bestimmen, kommen INS Sensoren zum Einsatz.
Die im Labor verfügbare IMU (Inertial Measurement Unit) ermöglicht die gleichzeitige Datenerfassung von Drehraten und Beschleunigungen um die drei Achsen sowie zur Stützung der Positionsberechnung ein Magnetfeldsensor und Barometer. Weiterhin verfügt die MEMS-basierte IMU über einen GNSS-Receiver mit kleiner externer Antenne.
Werden sämtliche Daten bei einer Sensordatenfusion (loosely coupled) berücksichtigt, steigert sich die Genauigkeit der Orientierung und Position, was für autonom agierende Systeme unabdingbar ist.
Über standardisierte Schnittstellen können die Rohdaten (Beschleunigungen, Drehraten in 3D) sowie die über einen Strapdown-Algorithmus berechneten Rotationswinkel und die Position des Sensors im Raum ausgelesen, dargestellt und weiterverarbeitet werden.
Was Outdoor mit GNSS sehr gut funktioniert, ist im Innenbereich aufgrund der Abschattung nahezu unmöglich.
Daher sind zur Objektlokalisation im Innenbereich andere Systeme nötig. Im Labor Navigation sind ein UWB- (Ultra Wide Band) und ein BLE-System (Bluetooth-Low-Energy) installiert. Über beide Systeme können 3D-Positionen mit einer ungefähren Genauigkeit von 15cm in Echtzeit bestimmt werden. In die BLE-Systeme lassen sich neben den üblichen Tags auch handelsübliche Smartphones integrieren.
Die Einsatzmöglichkeiten für diese radiofrequenzbasierten Systeme sind sehr vielfältig. Einsatz finden sie z.B. in der Logistik zum Tracken von Waren, in der Qualitätskontrolle zur Fehlerminimierung, in der Lagerwirtschaft, bei der Spielanalyse im Sport (z.B. Eishockey) oder bei der Bereitstellung von Informationen zu Exponaten in Museen.
Das Labor verfügt über verschiedene Roboterplattformen, die mit Sonar und bildgebender Sensorik bestückt werden um gezielt gesteuert oder autonom agieren zu können.
Der batteriegetriebene Pioneer 3DX besteht aus einem Aluminiumgehäuse, einer Antriebsachse, Sonarsensoren und verschiedenen Anschlüssen. In Verbindung mit Tablett-PC als Server und WLAN-Access Point kann der Roboter über einen stationären PC oder Smartphone angesteuert werden und dient so als mobile Plattform zur Datenaufzeichnung.
Hinzu kommt ein moderner TurtleBot4 mit Tiefenkamera und Nahbereich-Lidar.
Außerdem steht eine kleinere Flotte von Lego-Mindstorm-EV3 Robotern zur Verfügung. Sie können leicht mit einer handelsüblichen Smartphonekamera bestückt werden.
Mit diesen Systemen werden in Kombination mit der Simulationsplattform MobileSim in studentischen Projekten oder Abschlussarbeiten typische Aufgaben aus der mobilen Robotik behandelt.
Exemplarische Fragestellungen sind hier die Selbstlokalisation, das optimale Routing, die Vermeidung von Kollisionen und die Rückkehr des Roboters zu seinem Ausgangspunkt.
Optische Sensoren wie PointGrey-Kamera oder Stereo Kamera Intel Real Sense ergänzen die Laborausstattung, um Verfahren der optischen Bildverarbeitung und der Objekterkennung zu testen und in die Algorithmen zur Positionsbestimmung zu implementieren.
360° GoPro Kameras mit integriertem GNSS bieten die Möglichkeit (Video-)Bild und Position gleichzeitig zu erfassen um definierte Landmarken, Verkehrsschilder oder Lichtsignalanlagen zu detektieren.
Kleine profilgebende Laserscanner ermöglichen die Erkennung von Hindernissen.
Neben der herstellerspezifischen Software der Geräte zur Rohdatenerfassung kommen i.d.R. plattformunabhängige und leicht zu erlernende Entwicklungsumgebungen wie MATLAB und Python zum Einsatz.
Je nach Bedarf stehen 5 moderne Desktop-Rechner sowie Laptops für studentisches Arbeiten zur Verfügung. Diese sind mit State of the Art-Software zur Geodatenverarbeitung ausgestattet.
Dabei kann auf WINDOWS- oder auch LINUX-Umgebungen zurückgegriffen werden.
Mit Smartphones der neuesten Generation eröffnet sich die Android-Welt und eine flexibel einsetzbare leistungsstarke eGPU ermöglicht die Erweiterung der Rechenleistung nach Bedarf.
Ausleihe
Bei Fragen zur Ausleihe der Sensorik für Abschlussarbeiten oder Projekte wenden Sie sich bitte an Jörg Heblinski.
Zutritt
für Berechtigte über Kartenleser
Anfragen über Petra Wurzer