Lokalisierung und Navigation bei unbemannten Fahrzeugen. Technologie-Bewertung und -Analyse

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung in das Thema

1.1 Motivation und Fragestellung

1.2 Abgrenzung und Zielsetzung

2 Stand der Navigationstechnik

2.1 Begriffsabgrenzung Lokalisierung und Navigation

2.2 Bedeutung für das automatisierte Fahren

2.3 Klassische satellitenbasierte Navigation

2.3.1 Einführung

2.3.2 Globales Navigationssatellitensystem

2.3.3 Unterstützende Satellitensysteme

2.3.4 Genauigkeit, Verlässlichkeit und Fehlerursachen

2.3.5 Manipulationsmöglichkeiten und Gegenmaßnahmen

2.3.6 Handlungsempfehlungen

3 Technologiemanagement und Methodenauswahl

3.1 Begriffsabgrenzung Theorie, Technologie und Technik

3.2 Der Begriff des Technologiemanagements

3.3 Technologiefrüherkennung

3.3.1 Informationsquellen der Technologiefrüherkennung

3.3.2 Methoden der Technologiefrüherkennung

3.4 Data-Mining Tool

3.5 Szenariotechnik

3.6 Technology Wargaming

3.7 Cross-Industry-Innovation

3.8 Betrachtung der Relevanz der Methoden und Methodenauswahl

4 Untersuchungsraum und Branchenanalyse

4.1 Untersuchungsmethodik

4.2 Untersuchungsfelder und Branchendynamiken

4.2.1 Logistik

4.2.1.1 Fahrerlose Transportsysteme (FTS)

4.2.1.2 Service- und Transportsysteme (STS)

4.2.1.3 Die Lagerlogistik der Zukunft

4.2.2 Mobile Robotik

4.2.2.1 Anwendungen mobiler Roboter

4.2.2.2 Aufbau und Verhalten mobiler Roboter

5 Alternative und nicht-satellitenbasierte Technologien zur Navigation

5.1 Funkbasierte und terrestrische Navigationstechnologien

5.1.1 Passivradar

5.1.2 Pseudoliten

5.1.3 BAE Systems‘ NAVSOP

5.1.4 Locata

5.1.5 Indoor-Navigation mit WLAN, BLE und VLC

5.2 Neuartige Navigationstechnologien

5.2.1 Echtzeit-Kartierung und –Lokalisierung mit SLAM

5.2.2 DARPA „Positioning, Navigation & Time“ (PNT)

6 Technologiebewertung: SWOT-Analyse

7 Adaptionsmöglichkeiten und Zusammenfassung

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit untersucht die zukünftige Lokalisierung und Navigation bei unbemannten Fahrzeugen, da herkömmliche Satellitennavigationssysteme in komplexen Umgebungen oder bei Manipulationsangriffen an ihre Grenzen stoßen. Ziel ist es, alternative, terrestrische und bildbasierte Technologien aus fachfremden Branchen zu identifizieren, zu bewerten und deren Eignung für den Automotive-Bereich zu analysieren.

• Kritische Analyse klassischer Satellitennavigation
• Methoden der Technologiefrüherkennung (Data-Mining, Technology Wargaming)
• Transferpotenziale aus Logistik und Robotik
• Evaluation alternativer Navigationstechnologien (Passivradar, SLAM, Micro-PNTs)
• SWOT-Analyse zur Technologiebewertung für hybride Navigationsansätze

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einführung in das Thema: Das Kapitel erläutert die Beweggründe und die Fragestellung der Arbeit, wobei der Fokus auf der Unzulänglichkeit herkömmlicher Satellitennavigation für unbemannte Fahrzeuge liegt.

2 Stand der Navigationstechnik: Hier werden die Grundlagen der GNSS-Navigation sowie deren Schwachstellen, wie Manipulationsanfälligkeit und begrenzte Genauigkeit, detailliert dargestellt.

3 Technologiemanagement und Methodenauswahl: Dieses Kapitel führt Werkzeuge der Technologiefrüherkennung ein, um systematisch neue Lösungen zur Navigation aus non-automotive Branchen zu identifizieren.

4 Untersuchungsraum und Branchenanalyse: Es erfolgt eine Analyse der Potenzialbranchen Logistik und Robotik, um deren technologische Entwicklungen für die Fahrzeuglokalisierung zu sondieren.

5 Alternative und nicht-satellitenbasierte Technologien zur Navigation: Dieser Teil präsentiert konkrete alternative Technologien wie Passivradar, Pseudoliten, SLAM und Micro-PNTs als Ergänzung zur Satellitennavigation.

6 Technologiebewertung: SWOT-Analyse: Die identifizierten Technologien werden mittels SWOT-Analyse hinsichtlich ihrer Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken systematisch bewertet.

7 Adaptionsmöglichkeiten und Zusammenfassung: Abschließend werden die Ergebnisse zusammengeführt und die Vorteile einer hybriden Navigation für künftige unbemannte Fahrzeuge aufgezeigt.

Schlüsselwörter

Unbemannte Fahrzeuge, Lokalisierung, Navigation, Satellitennavigation, GNSS, GPS, Technologiefrüherkennung, Data-Mining, Robotik, Intralogistik, Passivradar, SLAM, Sensorfusion, Micro-PNT, Hybride Navigation

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?

Die Arbeit untersucht, wie unbemannte Fahrzeuge in Zukunft sicher und exakt lokalisiert und navigiert werden können, insbesondere wenn herkömmliche Satellitennavigationssysteme ausfallen oder manipuliert werden.

Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?

Die zentralen Themenfelder umfassen die klassische GNSS-Navigation, moderne Technologiemanagement-Methoden, Entwicklungen in der Logistik und Robotik sowie alternative Ortungstechnologien.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage der Arbeit?

Das Ziel ist es, neue Technologien und Lösungen aus non-automotive Branchen zu identifizieren, die eine hochgenaue, zuverlässige und manipulationssichere Navigation unbemannter Fahrzeuge ermöglichen.

Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?

Es kommen Methoden der Technologiefrüherkennung wie das Data-Mining (mit dem Tool „Topic Analyst“) sowie die C-K-Analyse zur Identifikation von Potenzialbranchen zum Einsatz.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil analysiert den Stand der Technik, wählt Methoden zur Technologiebewertung aus, untersucht relevante Branchen und stellt alternative Technologien wie Passivradar, SLAM und PNT-Programme vor.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Wichtige Schlüsselwörter sind unter anderem Unbemannte Fahrzeuge, Lokalisierung, GNSS, SLAM, Sensorfusion, Micro-PNT und Hybride Navigation.

Warum ist die klassische Satellitennavigation für unbemannte Fahrzeuge oft unzureichend?

Sie ist anfällig für Störsignale (Jamming/Spoofing), bietet in Urban Canyons oder Gebäuden oft keine ausreichende Signalqualität und erreicht nicht die für präzise Fahrmanöver erforderliche Zentimetergenauigkeit.

Was versteht man unter dem in der Arbeit beschriebenen "Technologie-Kollektiv"?

Das Technologie-Kollektiv bezeichnet das Zusammenspiel verschiedener nicht-satellitenbasierter Systeme, die sich gegenseitig ergänzen, um eine lückenlose und sichere Navigation zu gewährleisten.

Welche Rolle spielt die Robotik-Branche bei der Lösung der Navigationsprobleme?

Die Robotik-Branche liefert durch Technologien wie SLAM und fortschrittliche Sensorfusion wichtige Ansätze für die Umgebungs- und Hinderniserkennung, die auf unbemannte Fahrzeuge übertragen werden können.

Was zeichnet die "hybride Navigation" aus, die der Autor am Ende vorschlägt?

Die hybride Navigation kombiniert On-Board-Sensorik und intelligente Algorithmen mit Off-Board-Referenzsystemen (wie WLAN, Pseudoliten oder terrestrischen Funknetzen), um eine robuste und unabhängige Navigation zu garantieren.