Ein ganzer Schwarm von Drohnen, die miteinander Informationen austauschten, war jüngst über dem Campus der TU Ilmenau zu sehen. Verfolgt wurde die „Unterhaltung“ der unbemannten Luftfahrzeuge (UAV - Unmanned Aerial Vehicle) von einer Gruppe von Forschenden der Universität, der CiS GmbH und der aeroDCS GmbH. Sieben Drohnen unterschiedlicher Größe von bis zu drei Metern Durchmesser, der Dimension eines Kleinwagens, waren zeitweise gleichzeitig in einer Höhe von 25 bis 40 Metern in der Luft, um im Rahmen des Forschungsprojekts 6G-ICAS4Mobility die Frage zu untersuchen: Wie lässt sich die 6G-Technologie außer für die Datenübertragung auch nutzen, um mit Hilfe der Kommunikationssignale Objekte in der Luft präzise zu erfassen und zu lokalisieren?
Damit Fahrzeuge in der Luft oder auf der Straße schnell und zuverlässig miteinander Informationen austauschen können, benötigen sie Sensoren. Vor allem Radar hilft den Autos oder Drohnen, ihre Umgebung zu „sehen“ und so beispielsweise Kollisionen zu vermeiden. Über Kommunikationssysteme können sich die Fahrzeuge außerdem miteinander „unterhalten“. Kommunikations- und Sensorsysteme in Fahrzeugen laufen bislang jedoch meist unabhängig voneinander, obwohl sie die Signale, die sie empfangen, ähnlich verarbeiten.
Wie lassen sich solche Kommunikations- und Radarsysteme künftig enger miteinander koppeln und in ein gemeinsames 6G-System integrieren, um die vernetzte Mobilität effizienter, nachhaltiger und noch sicherer zu gestalten? Diese Frage untersucht das Forschungsprojekt 6G-ICAS4Mobility, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung als Teil der 6G-Plattform gefördert wird. Das Konsortium unter Leitung der Robert Bosch GmbH umfasst 15 führende Partner aus Hochschulen, Automobilzulieferern, Kommunikations- und Radarspezialisten sowie Drohnenanbietern. Projektträger ist die VDI/VDE Innovation + Technik GmbH.
Integration von Kommunikation und Radar-Umgebungserfassung in realistischer Umgebung
Im Drohnenexperiment auf dem Campus der TU Ilmenau, das auch Antennen-Installationen auf dem Dach des Ernst-Abbe-Zentrums umfasste, untersuchte das Forschungsteam des Fachgebiets Elektronische Messtechnik und Signalverarbeitung (EMS) unter Leitung von Prof. Giovanni DelGaldo insbesondere die Potenziale so genannter 6G Sidelink-Signale zur Lokalisierung von Objekten, das heißt die Kommunikation und die Ausbreitung der Funkwellen zwischen Flugobjekten sowie deren Reflexionen an unbekannten Drohnen in einer realistischen Umgebung. Die Orchestrierung von bis zu sieben Drohnen war eine große Herausforderung auch für Flight-Director Ralf Hoffmann von der aeroDCS GmbH.
„Es war schon immer unser Anspruch, nicht nur neue Konzepte und Algorithmen in der Signalverarbeitung zum Beispielfür 6G-Mobilfunksysteme theoretisch zu erforschen, sondern auch unter praktischen Einsatzbedingungen zu bewerten“, so Christian Schneider, Projektleiter am Fachgebiet EMS der TU Ilmenau:
Wir führen nicht nur komplexe Simulationen am Computer durch oder messen nur in unseren Laboren, sondern untersuchen auch: Wie verhält sich das Objekt im Funkkanal zwischen zwei oder mehreren Drohnen oder Fahrzeugen in einer realistischen Umgebung? Wie sind die Umfeldeinflüsse und Reflexionen der Umgebung auf die Kommunikations- und/oder Lokalisierungsaufgabe? Dieser enge Bezug zwischen theoretischen Ansätzen und der Evaluierung basierend auf Messdaten aus unserer täglichen Umgebung ist in der Entwicklungskette für diese 6G-Konzepte wesentlich und damit tatsächlich ein Alleinstellungsmerkmal unserer Universität.
Die aufgenommenen Messdaten wird das Forschungsteam der TU Ilmenau um Prof. Reiner Thomä und Christian Schneider jetzt im Rahmen von messdaten- und softwarebasierten Simulationen am Computer auswerten. Parallel dazu analysiert die aeroDCS die LiDAR-Daten zur Verifizierung der Objektklassifizierung und Umgebungsmodellierung.
Ziel der Untersuchungen im Rahmen des großangelegten Forschungsprojekts zur Integration von Mobilfunk-Kommunikation und Radar-Umgebungserfassung ist es, den Straßen- und Luftverkehr künftig noch sicherer und effizienter zu machen. Projektleiter Christian Schneider:
Die von uns entwickelten Konzepte und Ideen könnten aber auch genutzt werden, um beispielsweise den Herzschlag oder die Atmungsaktivität von verschütteten Personen zu detektieren oder in eine Wand hineinzuschauen. Zudem spart die Methode nachhaltig Ressourcen.
Impressionen der Messkampagne
Kontakt
Christian Schneider
Projektleiter Fachgebiet Elektronische Messtechnik und Signalverarbeitung (EMS)