egeniouss: Visuelle Lokalisierung füllt die urbanen Lücken satellitengestützter Navigation

Luftaufnahme einer städtischen Straße mit digitalen Overlays zur Veranschaulichung der Smart-City-Technologie. Zu den Highlights gehören die Zustellung eines Pakets per Drohne, die Navigation durch den Verkehr durch Radfahrer und der Einsatz digitaler Geräte durch Bauarbeiter, die die Integration moderner Technologie in die städtische Infrastruktur demonstrieren. Ideal für Themen zu Smart-City-Innovationen und Stadtentwicklung.

Satellitengestützte Ortungssysteme sind der technologische Standard für die Navigation. Im urbanen Umfeld mit engen Straßenschluchten sind sie aber störanfällig. Zudem reicht für autonom agierende Fahrzeuge oder Drohnen ihr Standard an Genauigkeit nicht aus. Eine innovative Ortungstechnologie, die auf bildbasierte Lokalisierung   basiert, verspricht, diese Lücken durch eine allgemein zugängliche und leistbare Lösung zu schließen. Daran arbeitet das europäische Forschungsprojekt egeniouss unter Koordination des Austrian Institute of Technology.
 

Der Kontext

Smartphones begleiten uns täglich und überall. Eine ihrer zentralen Funktionalitäten ist die Navigation. Satellitengestützte Systeme wie etwa GPS oder das europäische System Galileo sind dafür heute der technologische Standard. Im urbanen Umfeld zeigen sie aber Schwächen. In den Straßenschluchten dicht bebauter Metropolen werden die von den Satelliten ausgesandten Signale häufig gestört. Dies kann im dichten Stadtverkehr insbesondere für Radfahrer:innen, die sich auf ihr Navigationssystem verlassen, zu kritischen Situationen führen. Autonom agierende Drohnen oder Fahrzeuge wiederum werden eine Verortung mit weit höherer Genauigkeit brauchen als sie satellitengestützte Systeme bieten. Das gleiche gilt für die Anforderungen, denen sich Stadtvermesser:innen oder Architekt:innen stellen müssen. 

Hier setzt das europäische Forschungsprojekt egeniouss an: Es entwickelt eine komplementäre Basistechnologie zur Lokalisierung, die immer dann im Hintergrund der Navigations-App einsetzt, wenn es in den satellitengestützten Systemen zu Störungen kommt oder wenn deren Genauigkeit für spezielle Anwendungen nicht genügt. Damit soll eine zuverlässige urbane Navigation auf höchstem Genauigkeitsniveau gewährleistet werden. Anwendbar wird diese Technologie über ein Smartphone oder ein anderes mobiles Endgerät. Damit wird das vorrangige Ziel des Projekts erfüllt, nämlich die Entwicklung einer für die Allgemeinheit leicht zugänglichen und leistbaren, genauen und abgesicherten Technologie für Lokalisierung und Navigation.       
  

Das Projekt

Im egeniouss-Projekt wird eine Basistechnologie zur Positionierung entwickelt, die hohen Häuserzeilen und engen Gassen im städtischen Gebiet trotzt, aber auch vor Cyberangriffen, etwa durch Störsender oder durch Manipulation von Satellitensignalen Eindringen in das Netzwerk, schützt. 

Das Projekt basiert auf einem multidisziplinären Ansatz, der von der Robotik über Computer Vision bis zu fortgeschrittener Satellitengeodäsie reicht. Aus der Synergie all dieser Forschungsbereiche soll eine hochinnovative, cloudbasierte, visuelle Lokalisierungstechnologie entstehen.

Ausgangspunkt für die Positionierung bleiben dabei die satellitengestützten Systeme, konkret für egeniouss das europäische System Galileo. Wenn aber die Satellitensignale für die geforderte Genauigkeit nicht ausreichen oder durch Störungen sogar ausfallen, wird im Hintergrund der Navigationsanwendung die bildbasierte egeniouss-Technologie aktiviert. 

Dazu werden die aktuell von den Kameras der Endgeräte aufgenommenen Bilder von Objekten in der Umgebung, zum Beispiel Häuserfassaden, mit den dazu verfügbaren Bildern aus der in der Cloud gespeicherten Referenzdatenbank abgeglichen. Daraus lässt sich in Echtzeit eine Positionsbestimmung ableiten, die im Vergleich zur Satellitennavigation im urbanen Raum deutlich genauer ist. Die Genauigkeit beträgt wenige Dezimeter statt Meter.

Zur Anwendung der egeniouss-Technologie bedarf es nur eines mobilen Geräts wie Smartphone oder Tablet, das mit Kamera, Empfänger für Satellitensysteme und einem leistungsfähigen Prozessor ausgestattet ist. 

In der konkreten Anwendung spielt sich aus Nutzersicht der Prozess - etwa beim Fahrrad-Anwendungsfall - wie folgt ab: Die nach oben gerichtete Smartphonekamera des Radfahrers/der Radfahrerin nimmt die Hausfassaden in der direkten Umgebung auf und gleicht die Bilder mit den in der Cloud gespeicherten Bilddaten von diesem Raumsegment ab. Dieser Abgleich ermöglicht dann eine exakte Positionierung der Radfahrerin/des Radfahrers. 

Die Technologie setzt sich dazu im Wesentlichen aus vier Einzelkomponenten zusammen: 

  • hochgenaue Referenzgeodaten in einer Clouddatenbank,
  • eine plattformunabhängige Programmierschnittstelle,
  • leistungsfähige Verfahren des Machine Learnings und der Computer Vision,
  • sowie geodätische Verfahren der Positionierung und der Sensorfusion, bei der die Daten verschiedener Lokalisierungstechnologien algorithmisch kombiniert werden. 

Im Rahmen des Projekts werden für die egeniouss-Technologie drei unterschiedliche Anwendungsfälle erprobt: 

  • in der Fahrradnavigation, 
  • in der professionellen Vermessung und Kartierung,
  • in der drohnenbasierten Lieferung für medizinische Zwecke. 
     

Das Konsortium

Das Forschungsprojekt bündelt die Expertise von sieben Institutionen aus vier Ländern unter der Koordination des Austrian Institute of Technology.

Die Partner:innen: 

  • Austrian Institute of Technology, Österreich 
  • Technische Universität Braunschweig, Deutschland 
  • GeoNumerics, Spanien
  • Crayon Austria GmbH, Österreich
  • CATUAV SL, Spanien
  • Centro Espanol de Logistica Asociacion, Spanien
  • OPENGIS.ch GmbH, Schweiz

 

Die Rolle der österreichischen Partner:innen

AIT Austrian Institute of Technology (Koordinator)

Das AIT ist mit zwei Abteilungen beteiligt. Das Center for Vision, Automation and Control ist der Initiator des Projekts und befasst sich mit autonomen bodengebundenen und luftbasierten robotischen Systemen. Zudem verfügt das Center über langjährige Erfahrung im maschinellen Lernen sowie maschinellen Sehen. Bildgebende Verfahren stellen für viele autonome Anwendungen eine Basistechnologie dar. 
Das Center for Technology Experience begleitet das marktnahe Projekt in der Erhebung der Nutzeranforderungen vom ersten Entwicklungsschritt bis zur Markteinführung. 

Crayon Austria GmbH

Crayon, mit Hauptsitz in Oslo, ist ein weltweit führender Anbieter von Dienstleistungen in den Bereichen Daten & KI, Cloud und Volumenlizenzierung. Das Unternehmen mit rund 4000 Mitarbeitern und Büros in 45 Ländern – darunter die am Projekt beteiligte österreichische Niederlassung - hat dank seiner Expertise in den Bereichen Datenplattform und Künstliche Intelligenz bereits über 300 erfolgreiche Projekte umgesetzt. Diese Expertise stellt Crayon auch für das egeniouss-Projekt zur Verfügung, bei dem eine marktreife Datenbank (mit Technologiereifegrad 8) implementiert wird.

 

Der Mehrwert eines EU-Projekts

„Der größte Nutzen für mich persönlich ist der Gedanke, die eigene über Jahre gereifte Idee in die Umsetzung zu bringen. Echte Bedürfnisse großer Nutzergruppen zu befriedigen und dazu neue Technologien zu entwickeln, gehört auch zum Antrieb eines Wissenschaftlers Forschung zu betreiben. Als Koordinator habe ich die Möglichkeit, viele verschiedene Aspekte eines Projekts zu überblicken und zu gestalten, was eine unglaublich lohnende Erfahrung ist,“, erklärt Projektkoordinator Phillipp Fanta-Jende. Horizon-Europe-Projekte ermöglichen dabei die Behandlung komplexer Probleme in einem größeren Rahmen. Es biete sich auch die Chance, Netzwerke zu erweitern und neue Partnerschaften zu etablieren. Nicht selten eröffnen sich daraus weitere Projektmöglichkeiten und Kooperationen.  

Förderprogramm: Horizon Europe
Projekttitel: eggenious
Förderlinie:  Cluster 4 Space
Projekttyp: IA
Projektkosten: 3.407.310 €
davon EU-Förderung: 2.999.946 €
Projektstart:  01.12.2022
Projektende: 31.05.2026
Projektkoordinator:   Organisation:  
Austrian Institute of Technology 

Koordinator:
Dr. Phillipp Fanta-Jende
E-mail: philipp.fanta-jende@ait.ac.at 
Tel.: +43 664 8839036
Weitere österreichische Projektpartner:  Crayon Austria GmbH
Projektwebsite: www.egeniouss.eu
Social Media:      https://www.linkedin.com/company/
egeniouss

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