Een door de EU gefinancierd initiatief heeft een goedkoop plaatsbepalings- en navigatiesysteem voor onbemande luchtsystemen (UAS's) ontwikkeld. Gebruikmakend van meerdere antennes, het apparaat is gebaseerd op kant-en-klare componenten en geavanceerde algoritmen voor gegevensfusie.

UAS's hebben een groeiende belangstelling gewekt voor gebruik in de landbouw, publieke veiligheid, slimme steden, duurzaam beheer van hulpbronnen, en vele andere gebieden. Er is nu een grote vraag naar een betaalbare, betrouwbaar systeem dat schattingen kan geven van houding en positie voor deze apparaten.

Het door de EU gefinancierde Horizon 2020 GLAD-2-project speelde in op deze behoefte, ontwikkeling van een goedkoop houdingsbepalings- en navigatiesysteem. Dit systeem berekent gegevens op laag niveau die zijn ontvangen via een wereldwijd satellietnavigatiesysteem met meerdere antennes (GNSS).

Het werk omvatte een diepgaande analyse van algoritmen, herontwerp van hardware en software, uitgebreide verfijning en herhaalde tests in het veld. "We hebben een goedkoop platform gecreëerd dat kan worden aangepast aan verschillende gebruikersbehoeften door zorgvuldige selectie en evaluatie van commerciële kant-en-klare componenten en implementatie van geavanceerde datafusie-algoritmen, ", zegt projectcoördinator Esther López van het Spaanse technologiebedrijf ACORDE.

Meer is beter

Onderzoekers gebruikten de goedkope GNSS-ontvangers, samen met geavanceerde datafusie met een traagheidsmeeteenheid, en barometergegevens om de houding en positie van UAS's in ruwe GNSS-omgevingen te verbeteren. Het systeem vermeed ook het gebruik van magnetometers, waardoor het immuun wordt voor magnetische velden, en het wegnemen van de noodzaak voor systeemkalibratie wanneer de magnetische omgeving wordt gewijzigd.

Ingenieurs selecteerden verschillende GNSS-antennes en maten hun prestaties op basis van technische en economische criteria. Dankzij een benadering met meerdere antennes konden UAS's nauwkeurige koersen nemen zonder de gebruikelijke problemen die inherent zijn aan magnetometers. "Het gebruik van meerdere antennes zal helpen om de positionering te verbeteren, terwijl de opname van een barometer de hersteltijd verkort in het geval van uitval van het GNSS-signaal, " legt López uit.

De commercialisering van het systeem verliep parallel met de harmonisatie van de regelgeving in Europa, waardoor deze nichemarkt werd bevorderd, vooral in magnetische interferentiegevoelige toepassingen. Regulatie, marktanalyse en feedback van derden hielpen bij het definiëren van vereisten met betrekking tot elektrische en mechanische beperkingen, interfacedefinities en software.

Goedkoop, nauwkeurig en betrouwbaar

De succesvolle fusie van GNSS en traagheidsgegevens maakte nauwkeurige en betrouwbare navigatie mogelijk. Volgens López:"De traagheidssensoren bieden een uitstekende dynamische respons bij zeer hoge datasnelheden, terwijl GNSS dient als een absolute referentie om drift te voorkomen. In aanvulling, differentiële GNSS-draaggolffasemetingen kunnen worden gebruikt om een ​​grote nauwkeurigheid in oriëntatie te verkrijgen door gebruik te maken van de configuratie met meerdere antennes."

GLAD-2 heeft met succes de commercialisering bereikt van een goedkoop navigatiesysteem op basis van sensorfusie en een platform met meerdere antennes. Dit culmineerde in het European Conformity (CE) keurmerk na het bijbehorende certificeringsproces. De CE-markering geeft overeenstemming met gezondheids-, veiligheid, en milieubeschermingsnormen voor producten die binnen de Europese Economische Ruimte worden verkocht.

Het eindresultaat is een zeer concurrerend product gericht op de goedkope sector van de markt voor navigatiesystemen. "Door zijn flexibiliteit voldoet het systeem aan de behoeften van een breed scala aan gebruikers, niet alleen in UAS, maar ook in toepassingen in terrestrische en maritieme omgevingen, ’ merkt López op.