Robuste direkte Georeferenzierung leichter Fluggeräte

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Heiner Kuhlmann
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 166047863

Das Ziel dieses Teilprojektes ist es, Methoden zu entwickeln, mit denen sich die Positionen und Orientierungen eines leichten Fluggerätes (<5kg) mit hoher Genauigkeit (<1cm, <1°) und Robustheit in Echtzeit bestimmen lassen und somit eine direkte Georeferenzierung erlauben. Die Robustheit ist notwendig, um eine autonome Steuerung des Fluggerätes zu ermöglichen. Die hohe Genauigkeit dient dazu, die von den objektraumerfassenden Sensoren erstellten Umgebungskarten zu georeferenzieren, ohne auf üblicherweise in solchen Anwendungen eingesetzte Passpunkte angewiesen zu sein und um möglichst gute Näherungswerte für die 3D-Rekonstruktion aus den Bildern zu erhalten. Die Echtzeitfähigkeit ist notwendig für die autonome Steuerung und erlaubt außerdem die schnelle Georeferenzierung der Karten und rekonstruierten Objekte, um so die Flugplanung abhängig von der aktuellen Situation und dem Ziel einer Mission während des Fluges anpassen zu können. Die Herausforderungen liegen sowohl in der technischen Umsetzung des Multisensorsystems, denn Gewicht und Größe sind begrenzt durch den Einsatz auf einem leichten Fluggerät, als auch in der Realisierung von Algorithmen, die aus den verschiedenen Sensoren die Position und Orientierung schätzen. In der ersten Projektphase wurden Methoden entwickelt um die Position und Orientierung des Fluggerätes unter gutmütigen Bedingungen den Anforderungen entsprechend zu bestimmen. Als Grundlage für die Schätzung dienen GNSS-Trägerphasenbeobachtungen und die Daten einer Inertialsensoreinheit und eines elektronischen Kompasses. Die Berechnungen werden während des Fluges durchgeführt, so dass die Ergebnisse sowohl den Prozessen der autonomen Steuerung, als auch den Algorithmen zur Rekonstruktion der Objekte und Oberflächen in Echtzeit zur Verfügung stehen. Wesentliche Ziele der zweiten Antragsphase sind die Robustifizierung der GNSS-basierten Positionsbestimmung durch die Hinzunahme weiterer GNSS-Beobachtungen des Glonass Systems und durch die orts-, und umgebungsabhängige Vorhersage von GNSS-Beobachtungsbedingungen in Echtzeit. Ein weiteres Ziel ist die Robustifizierung der Positionsbestimmung unter Bedingungen, bei denen keine oder nur sehr wenige GNSS-Beobachtungen zur Verfügung stehen. Dazu sollen die Algorithmen erweitert werden, so dass die Informationen zusätzlicher Sensoren wie Kameras und Laserscanner den Ausfall von GNSS-Beobachtungen zuverlässig überbrücken können. Ein weiteres Ziel ist die Genauigkeitsuntersuchung zur Georeferenzierung während des Fluges.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1505: Mapping on Demand
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Cyrill Stachniss