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Niklas Lison

Niklas Lison

Otto-von-Taube Gymnasium

 

Titel der Forschungsarbeit: Entwicklung und Evaluierung von Flugtrajektorien zur Optimierung von UAV basierter Nahfeldvermessung von Antennen

School: TUM School of Computation, Information and Technology

Department: Department of Electrical Engineering

Forschungsgruppe: Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik

Betreuung: Denis Unruh

Abstract der Forschungsarbeit

Der Einsatz von Uninhabited Aerial Vehicles (UAV) zur Bestimmung der Antenneneigenschaften mittels Nahfeldvermessung ist ein vielversprechendes Anwendungsgebiet. UAVs sind flexibel und mobil und können daher zur Ausmessung einer Vielzahl unterschiedlicher, stationärer Antennen beliebiger Größe verwendet werden. Um eine vollständige Charakterisierung durchzuführen, ist es erforderlich, einen definierten Messbereich mit hoher Dichte abzutasten. Beim konventionellen Messverfahren erfolgt dies durch das systematische Abfliegen horizontal übereinanderliegender Trajektoriensegmente. Alternativen zu dieser Herangehensweise wurden bisher nur wenig untersucht. Daher wurden in dieser Forschungsarbeit unterschiedliche Trajektorien erwogen und implementiert. Anschließend wurden diese Trajektorien mit dem konventionellen Verfahren verglichen. Dies geschah in einer Simulation, in der Antennen mit unterschiedlichen Dimensionen und Trägerfrequenzen simuliert wurden. Dabei wurde auf die Metriken Abdeckung, Uniformität, Zeit und Effizienz geachtet, die für jede Methode berechnet und für den quantitativen Vergleich herangezogen wurden. Gezeigt wurde, dass die spiralförmige Trajektorie für spezifische Anwendungen Vorteile gegenüber der konventionellen Trajektorie bietet. Diese liegen hauptsächlich in der reduzierten Flugzeit. Im Gegensatz dazu unterliegt die rotierte Trajektorie in allen Aspekten der konventionellen Trajektorie und ist daher ungeeignet für den Einsatz. Zudem ist die Eignung einer Trajektorie weitgehend unabhängig von der Trägerfrequenz und den Dimensionen der untersuchten Antenne. Ausnahme hierbei ist die rotierte Trajektorie, welche für ein geringes Verhältnis von den Dimensionen der Antenne zur Trägerfrequenz nicht vollständig berechnet werden kann.