CAMBRIDGE / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat in Zusammenarbeit mit der University of Michigan eine bahnbrechende Technologie entwickelt, die die Navigation von Drohnen in Innenräumen revolutioniert. Das MiFly-System nutzt reflektierte Radarwellen, um die Position von Drohnen mit einer beeindruckenden Genauigkeit von bis zu 7 cm zu bestimmen.
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Die Herausforderung der Indoor-Navigation für Drohnen ist seit langem ein ungelöstes Problem, insbesondere in Umgebungen, in denen GPS-Signale nicht verfügbar sind. Das MIT hat nun mit seinem MiFly-System eine Lösung entwickelt, die ohne die herkömmlichen Technologien wie Computer Vision oder Lidar auskommt. Stattdessen setzt das System auf die Auswertung reflektierter Funkwellen, was es auch in dunklen Umgebungen effektiv macht.
Im Freien ist die Navigation von Drohnen dank GPS relativ einfach. In Innenräumen jedoch, wie etwa in Lagerhäusern, versagen GPS-Signale aufgrund ihrer Schwäche. Auch alternative Technologien wie Computer Vision und Lidar stoßen hier an ihre Grenzen. Computer Vision ist bei schlechten Lichtverhältnissen unzuverlässig, während Lidar Schwierigkeiten mit glatten Oberflächen und sich wiederholenden Strukturen hat.
Das MiFly-System des MIT nutzt zwei Radarsysteme, die in der Drohne integriert sind. Diese senden Millimeterwellensignale aus, die alltägliche Materialien durchdringen können. Die Signale werden von einem Rückstreuungs-Tag reflektiert, der im Raum platziert wird und nur wenig Energie benötigt. Um die reflektierten Signale von denen der Umgebung zu unterscheiden, fügt der Tag dem Signal eine zusätzliche Frequenz hinzu.
Die Forscher haben einen Trick angewandt, um die Position der Drohne genau zu bestimmen: Ein Radar ist horizontal, das andere vertikal montiert. Diese Anordnung ermöglicht es, die Signale zu isolieren und Interferenzen zu minimieren. Die Kombination dieser Signale erlaubt es, die räumliche Position der Drohne zu bestimmen und ihre sechs Freiheitsgrade zu berücksichtigen.
Ein großes Problem bei der Indoor-Navigation ist die Rotation der Drohne, die zu Mehrdeutigkeiten in den Messungen führen kann. Um dies zu lösen, nutzen die Forscher die internen Lagesensoren der Drohne, die zusätzliche Informationen wie Höhe und Beschleunigung liefern. Diese Daten werden mit den reflektierten Signalen kombiniert, um die Position der Drohne innerhalb von Millisekunden zu bestimmen.
Das MIT hat das MiFly-System in verschiedenen Umgebungen getestet, darunter Labore und dunkle Tunnel. Die Ergebnisse waren beeindruckend: Die Position der Drohne konnte bis auf 7 cm genau bestimmt werden, selbst bei einer Entfernung von bis zu 6 Metern zum Tag. Die Forscher sind zuversichtlich, dass die Reichweite durch technische Verbesserungen noch erhöht werden kann.
In Zukunft könnte das MiFly-System um autonome Navigationsfähigkeiten erweitert werden, sodass Drohnen selbstständig Flugrouten anhand der Radarreflexionen festlegen können. Bis zur Marktreife könnte es jedoch noch einige Zeit dauern, da weitere Entwicklungen und Tests erforderlich sind.
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