Tilbake til søkeresultatene

IKTPLUSS-IKT og digital innovasjon

Phased-array radio systems for resilient localization and navigation of autonomous systems in GNSS-denied environments

Alternativ tittel: Resilient lokalisering og navigasjon av autonome system ved bruk av fasestyrte radiosystemer i GNSS-blokkerte områder

Tildelt: kr 12,0 mill.

Autonome roboter og farkoster har behov for å kunne navigere sine omgivelser med høy nøyaktighet, sikkerhet og oppetid. Dette betyr at de blant annet må ha kontinuerlig tilgang på pålitelig posisjons- og navigasjonsestimater. Satellittnavigasjonssystemer (f.eks. GPS) er standardkilden for posisjonsdata utendørs, men slike systemer er sensitive for forstyrrelser pga. svak signalstyrke. Satellittnavigasjonssystemer funger heller ikke innendørs. Man trenger derfor alternative posisjonskilder for å kunne garantere oppetiden til slike systemer. Fasestyrte radiosystemer er en mulig alternativ posisjoneringskilde. I dette prosjektet vil NTNU sammen med partnerne Nordic Semiconductors, AutoStore og Zeabuz forske fram og teste løsninger der man posisjoner og navigerer autonome roboter og fartøy med fasestyrte radiosystemer. Zeabuz er et spin-offselskap fra NTNU som utvikler løsninger for autonome passasjerferger. AutoStore leverer løsninger for helautomatising av varelager. Nordic Semiconductor utvikler integrerte kretser til bruk i trådløs teknologi. Prosjektet sitt hovedformål er: Forske fram pålitelige posisjonsbestemmelses- og navigasjonsløsninger basert på fasestyrte radiomoduler. Sentrale aktiviteter er: - Benytte kommersielt tilgjengelig lavkost radiomoduler som støtter retnings- og avstandsbestemmelse for å estimere posisjon til roboter og farkoster. - Studere og analysere radio- og miljøforstyrrelser til den fasestyre radioposisjoneringen i scenarioer som er relevante samarbeidspartnerne, og forske fram metodikk som hindrer at slike feilkilder påvirker posisjoneringen negativt. - Kombinere radiobasert posisjonering med annen sensorikk for å kunne forbedre integriteten og påliteligheten til radioposisjoneringssystemene. - Utplassere og bruke løsningene i relevante miljø og bruksområder for prosjektpartnerne. Eksempelvis dokking av autonome passasjerferger, automatisk landing av droner og overvåking av roboter i autonome lagerbygninger.

Although Global Navigation Satellite Systems (GNSS) have a global coverage, there are many so-called GNSS-denied environments where GNSS is not available, is degraded, or unreliable due to signal blockage, electromagnetic interference, or cyber-security threats such as jamming and spoofing. These include indoor environments, urban areas, industrial sites, and battlefields. There is a clear need and strong business case for alternative technologies that can replace or complement GNSS in such cases. Many applications of autonomous systems, service robotics, and localization and tracking of assets are currently limited by this technology gap and concerns related to the security and vulnerability of GNSS. This project will therefore develop improved algorithms and systems for resilient localization and navigation without GNSS, by instead using phased-array radio systems (PARS). A typical setup consists of a radio system with multiple antennas assembled in an array at a fixed location, and a single antenna radio on the node that shall be localized. The direction of arrival or departure of radio signals can be computed from measured phase differences of the signals from the different antennas arranged in the array. In this project, we will investigate PARS based on low-cost and open COTS technologies, primarily Bluetooth antenna arrays. We will also reap the benefits of multi- sensor fusion with inertial navigation and other aiding sensors such as altimeters and lidars in some navigation applications. The developments will be tested and validated in selected environments, together with industrial partners (Nordic Semiconductor, Zeabuz and AutoStore). These use cases include automatic docking of urban ferries, automatic landing of multi-rotor drones on small ships, automatic recovery of fixed-wing unmanned aerial vehicles in the field, and tracking of autonomous warehouse robots.

Budsjettformål:

IKTPLUSS-IKT og digital innovasjon