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Towards a Radio-Based Swarm Navigation System on Mars – Key Technologies and Performance Assessment

Staudinger, Emanuel und Zhang, Siwei und Dammann, Armin und Zhu, Chen (2014) Towards a Radio-Based Swarm Navigation System on Mars – Key Technologies and Performance Assessment. IEEE International Conference on Wireless for Space and Extreme Environments (WiSEE), 2014-10-30 - 2014-10-31, Estec, Niederlande. doi: 10.1109/WiSEE.2014.6973083.

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7MB

Kurzfassung

Robust localization and navigation are essential for the success of robotic exploration, especially in remote and harsh environments. Navigation in feature-less areas becomes challenging when laser scanners or cameras can not provide relative or global localization. Moreover, complementary positioning solutions like a Global Navigation Satellite System or mobile radio based localization are not available on Mars. State of the art systems focus on single partial autonomous robots for specific scientific tasks, e.g., the Curiosity rover. We propose autonomous robotic swarms as promising approach to explore the Valles Marineris canyon system. Our swarm navigation uses relative radio positioning and return-tobase navigation, exploiting wireless signals in a smart fashion and aims to complement existing laser/camera based solutions. It employs a hybrid time-division access and frequency-division multiple access scheme with interleaved round-trip delay ranging measurements. Ranging measurements are online processed in a distributed particle filter with local, partial connectivity to surrounding swarm elements. Furthermore, our swarm navigation is jointly designed for localization and communication. Thus, the very same wireless links used for ranging are simultaneously used for high-rate communications among swarm elements. The performance of our approach is evaluated through simulations and with real measurement data obtained from our ranging prototype. We achieve sub-meter accuracy for anchorfree localization which highlights our promising and applicable solution for robotic swarms.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/90600/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Towards a Radio-Based Swarm Navigation System on Mars – Key Technologies and Performance Assessment
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Staudinger, EmanuelEmanuel.Staudinger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9601-2887NICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, Siweisiwei.zhang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dammann, ArminArmin.Dammann (at) DLR.dehttps://orcid.org/0000-0002-7112-1833NICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, Chenchen.zhu (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 Oktober 2014
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/WiSEE.2014.6973083
Status:veröffentlicht
Stichwörter:OFDM, Round-Trip Delay, RTD, Ranging, Channel Estimation, Flocking, Swarm, Cooperative, Decentralized, Distributed, Antenna Array, Return to Base, Navigation, Positioning, Localization
Veranstaltungstitel:IEEE International Conference on Wireless for Space and Extreme Environments (WiSEE)
Veranstaltungsort:Estec, Niederlande
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:30 Oktober 2014
Veranstaltungsende:31 Oktober 2014
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation und Navigation
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KN - Kommunikation und Navigation
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben GNSS2/Neue Dienste und Produkte (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Nachrichtensysteme
Hinterlegt von: Staudinger, Dr.-Ing. Emanuel
Hinterlegt am:10 Nov 2014 09:51
Letzte Änderung:10 Jun 2024 11:03

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