Präzise Positionsbestimmung

18.03.2020 by Daniel Kunz
Flugdrohnen müssen nicht nur ans Ziel finden, sondern auch beweglichen Hindernissen ausweichen.

Drohnen als Paketboten, autonomes Fahren oder vernetzte Baumaschinen – sie alle brauchen eine exakte Positionsbestimmung, um sich sicher zu bewegen. Precise Positioning macht das jetzt möglich.

Den ersten Schritt zum automatisierten Fahren vollzog die Technik im Jahr 1901. Die Daimler-Motoren-Gesellschaft präsentierte den Mercedes 35 PS. Die Revolution: Für einen Chauffeur war im Fahrzeug kein Platz mehr vorgesehen, der Besitzer würde künftig selbst fahren. Jetzt steht der nächste evolutionäre Sprung bevor: Autonomes Fahren wird die Mobilität umkrempeln. Intelligente mit dem Internet vernetzte Fahrzeuge werden sich untereinander und mit anderen Mobilitätsdiensten verbinden. Sie werden den Fahrer in Zukunft ersetzen, sodass dieser entspannt im Fond sitzen und arbeiten, lesen oder einen Film anschauen kann. Die Technologie für so intelligente Systeme – Sensoren, Internet of Things, Künstliche Intelligenz – steht in den Startlöchern. Längst sind selbstfahrende Fahrzeuge diverser Unternehmen wie Google und Tesla auf Teststrecken unterwegs, in ersten Pilotprojekten sogar schon auf der Straße. Allerdings ist der Weg zum vollständig autonomen Fahren noch weit. Denn für diese Mobilität müssen viele digitale Technologien integriert und gemanagt werden.

Autonom unterwegs – Der Verkehr der Zukunft

Weiter gedacht könnten Flugdrohnen in Zukunft Pakete zum Wunschort fliegen, Kehrmaschinen nachts vollautomatisch die Straßen reinigen, Roboter sich frei auf dem Werkhof bewegen und mit Menschen zusammenarbeiten und Traktoren sich präzise über die Felder bewegen. Grundvoraussetzung hierfür: Die autonomen Maschinen müssen nicht nur ans Ziel finden, sondern unterwegs beweglichen Hindernissen ausweichen können. Auch für das selbstfahrende Auto reichen nicht die Positionsdaten, die es per GPS bekommt. Denn selbst wenn die für GPS erforderlichen vier Satelliten ihre genaue Position und Uhrzeit an den Empfänger senden, ergibt sich nur eine Genauigkeit von drei bis fünf Metern – viel zu wenig für ein Thema wie autonomes, kollisionsfreies Miteinander von Mensch und Maschine.

Die Lösung: Precise Positioning

Präziser kommt eine vielversprechende neue IoT-Anwendung (Internet of Things) für Mobilität daher: Precise Positioning ermöglicht es autonomen Autos, mit einer Genauigkeit von bis zu zehn Zentimetern zu navigieren. Die smarte Lösung stellt die Deutsche Telekom zusammen mit dem Unternehmen Swift Navigation aus dem Silicon Valley bereit. Sie ist cloudbasiert und so für eine unbegrenzte Zahl autonomer Fahrzeuge und Maschinen skalierbar. In den Vereinigten Staaten und Deutschland ist Precise Positioning bereits verfügbar; noch im Jahr 2020 soll die Abdeckung auf das europäische Ausland erweitert werden.

Technische Voraussetzungen für Precise Positioning im Überblick

Die Voraussetzungen für autonomes Fahren? Keine Zukunftsmusik

Die technischen Voraussetzungen eines Fahrzeugs für Precise Positioning sind keine digitale Zukunftsmusik: Nötig ist lediglich eine hochwertige GNSS-Antenne, der passende GNSS-Empfänger, ein Applikationsprozessor mit der Starling Positioning Engine von Swift Navigation und eine Mobilfunkverbindung, über die in Echtzeit Sattelitenkorrekturdaten des Skylark Cloud Service gestreamt werden. Aus den Satellitensignalen und den Korrekturdaten aus der Cloud errechnet die Starling Software die exakte Position des Empfängers. Da die Korrekturdaten in der Cloud ermittelt werden, ist die IoT-Lösung hoch skalierbar und unbegrenzt viele Fahrzeuge können gleichzeitig und in Echtzeit Korrekturwerte erhalten und ihre Position bestimmen. Ausgeklügelte Positionierungsalgorithmen sorgen für die Magie der Lösung: Sie bestimmen anhand des kontinuierlichen Stroms von GNSS-Korrekturen präzise die Position.

GNSS und Precise Positioning


  • Die Satelliten der GNSS senden per Funk ihre Position und Uhrzeit.
  • Zur Positionsbestimmung sind mindestens vier Satellitensignale gleichzeitig nötig.
  • Der Empfänger misst die Pseudo-Signallaufzeiten, also die Zeit vom Satelliten bis zum Empfänger inklusive Uhrenfehler, und ermittelt daraus die aktuelle Position inklusive der Höhe.
  • Die Genauigkeit liegt bei drei bis fünf Metern.
  • Fehlerquellen für diese Ungenauigkeiten sind Abweichungen in Satellitenumlaufbahn und Sattelitenuhr, Beeinflussung des Signals durch die Erdatmosphäre, Fehler im Empfänger sowie die Reflektion des Signals (z.B. durch Gebäude)
  • Aus der Cloud sendet die IoT-Lösung per Mobilfunknetz Korrekturdaten, die die GNSS-Positionsbestimmung genauer und zuverlässiger machen.

Sicher in Bewegung

Mit dieser Präzision kann die Internet of Things-Lösung in Zukunft auch in kritischen und anspruchsvollen Umgebungen der Industrie 4.0 zum Einsatz kommen. Mit digitaler Technologie vernetzte Maschinen und Menschen arbeiten auf dem Betriebshof Hand in Hand. Autonome Fahrzeuge bringen ihre Gäste auch in dichtem Verkehr und bei schlechtem Wetter unfallfrei ans Ziel. Flugdrohnen liefern pünktlich Pakete aus. Und Traktoren und Mähmaschinen bewegen sich ohne menschliches Zutun präzise über die Felder. Eine verlockende Zukunftsperspektive von entspannter Mobilität.


 

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Daniel Kunz
Daniel Kunz

Expert Digital Marketing

Digitalisierung und das Internet of Things gehören zu den Lieblingsthemen von Daniel Kunz. Er ist seit 2017 bei der Deutschen Telekom und schreibt regelmäßig über Technologie-Trends und viele spannende Themen vor allem für den Handel und die Logistik-Branche.