Den Goldstandard in der Navigation bildet zweifellos die Satellitennavigation. Die globalen Navigationssatellitensysteme (GNSS) bieten Dienste mit einer Genauigkeit und Zuverlässigkeit an, die schwer nachzubilden ist. Zudem werden viele der Dienste gratis bereitgestellt. Nichtdestotrotz gibt es Szenarien und Umgebungen, in denen Satellitennavigation bekanntermaßen eingeschränkt funktioniert, z.B. weil die Radioausbreitung beeinträchtigt wird. In manchen Anwendungen ist es auch notwendig, für den unwahrscheinlichen Fall vorzusorgen, dass GNSS Dienste ausfallen sollten. In diesen Fällen muss ein alternatives oder komplementäres Navigationssystem nahtlos zur Verfügung stehen.
Die Arbeit in der ANS Gruppe gliedert sich in drei Bereiche:
Unabhängig von der Anwendung steht in allen drei Bereichen die Integrität der Navigation im Vordergrund. Hierfür müssen Messfehler in Sensoren charakterisiert, Integritätsbudgets erstellt und Fehlzustände der Sensoren detektiert werden. Schlussendlich wird dadurch die Zuverlässigkeit eines Gesamtsystems erhöht.
In der Luftfahrt steht der Fokus oftmals auf der Verwendung von existierender Infrastruktur, um neue modulare Lösungen anzubieten. So unterstützen wir z.B. die Weiterentwicklung von verschiedenen Technologien wie Distance Measuring Equipment (DME) sowie die Entwicklung von L-Band Digital Aeronautical Communication System (LDACS) als Navigationssystem. Auf diesem Gebiet hat unsere Forschung viele Facetten, wie z.B. die nahtlose Integration von LDACS mit DME und anderen bestehenden Technologien. Diese Arbeit wird auch regelmäßig in Flugversuchen mit DLR-eigenen Versuchsflugzeugen demonstriert.
Es gibt auch andere Umgebungen, in denen GNSS Signale komplementiert werden müssen. Ein typischer Ansatz ist die Fusion mit Signalen von Inertialsensoren. Dies kann besonders dann hilfreich sein, wenn die direkte Sicht des Himmels verdeckt ist, wie das in Häuserschluchten oft der Fall ist. Die Redundanz der verschiedenen Sensoren kann dann ausgenutzt werden, um fehlerhafte Sensoren oder ähnliche Störungen zu detektieren und auszuschließen. Diese Prinzipien werden bei uns für Zugnavigation und auf unbemannten Flugobjekten entwickelt.
Auch visuelle Sensoren können mit anderen Sensoren fusioniert werden. Somit lassen sich die Genauigkeit, die Verfügbarkeit und die Integrität einer Navigationslösung verbessern. Hier ist die Integrität der visuellen Navigation ein offener Punkt, an dem mehrere Forschungsgruppen weltweit arbeiten. Deshalb entwickeln wir auch ein Framework um die Fehlercharakteristiken und Risikoabschätzungen mit visuellen Systemen durchzuführen.