Navigeren op de sterren: onderzoekers ontwikkelen GPS-loze navigatietechnologie voor drones

Onderzoekers van de University of South Australia hebben in samenwerking met de Defence Science and Technology Group een unieke oplossing ontwikkeld voor drone-navigatie in gebieden waar GNSS-signalen (zoals GPS) niet beschikbaar zijn. Geïnspireerd door de eeuwenoude maritieme navigatiemethoden, maakt dit systeem gebruik van de sterren om de locatie bij benadering te bepalen.

Toepassingen in extreme omstandigheden

Het nieuwe navigatiesysteem is bedoeld voor situaties waarin GNSS-signalen niet werken door storingen, atmosferische condities of opzettelijke verstoring zoals jamming of spoofing. De technologie biedt uitkomst voor drones die opereren in afgelegen gebieden of conflictzones, bijvoorbeeld bij langdurige surveillancemissies of milieumonitoring.

Dankzij het gebruik van goedkope en breed beschikbare componenten kan het systeem eenvoudig worden toegepast op verschillende soorten drones, van commerciële UAV’s tot militaire toepassingen.

Compact en lichtgewicht

In tegenstelling tot traditionele stergebaseerde navigatiesystemen, die vaak groot, zwaar en duur zijn, is het nieuwe systeem compact en geschikt voor kleine drones. Het maakt geen gebruik van complexe stabilisatiehardware, wat een aanzienlijk voordeel is voor fixed-wing drones die onder extreme omstandigheden opereren, zoals boven oceanen of in gebieden met een hoog risico op GPS-verstoring.

Het prototype maakt gebruik van een ArduPilot Cube Orange-vluchtcontroller, een Raspberry Pi 5 single-board computer en een Alvium 1800 U-240 monochrome beeldsensor. Dit systeem kan de positie van een drone bepalen met een nauwkeurigheid van ongeveer 4 kilometer, minder precies dan GNSS maar betrouwbaar in situaties waarin sterren zichtbaar zijn.

Tijdens testvluchten bleek het algoritme robuust: er is geen voorafgaande kennis van de positie nodig, en alleen een basisuitlijning van de camera binnen een halve bol is vereist.

Mogelijke toepassingen

Met zijn veelzijdigheid en lage kosten heeft deze technologie potentie om een breed scala aan drone-operaties te ondersteunen. Naast militaire toepassingen zou het navigatiesysteem een belangrijke rol kunnen spelen in wetenschappelijke en commerciële missies waarbij onafhankelijkheid van GNSS essentieel is. De onderzoekers zien vooral mogelijkheden in maritieme toepassingen en langdurige milieumissies.

Met deze nieuwe ontwikkeling wordt een eeuwenoud principe in een modern jasje gestoken, wat de mogelijkheden voor drones in uitdagende omgevingen aanzienlijk vergroot.

(coverfoto: Teague et al)