GPS is voor de meeste drones onmisbaar om hun positie te bepalen, stabiel te vliegen en automatische functies zoals Return to Home uit te voeren. Toch is satellietnavigatie niet altijd beschikbaar of betrouwbaar. In stedelijke gebieden kunnen hoge gebouwen de ontvangst verstoren, terwijl in conflictgebieden of rond kritieke infrastructuur bewust GNSS-signalen worden verstoord of vervalst. Daarom groeit de belangstelling voor alternatieve navigatiemethoden die zonder GPS kunnen functioneren. Ontwikkelaar Kyle Bean heeft die ontwikkeling nu een impuls gegeven door zijn navigatiesoftware JamBoy als open source beschikbaar te maken.
Positiebepaling zonder satellieten
JamBoy is ontwikkeld als een navigatielaag die een drone ook zonder GNSS-signaal van een positie-inschatting kan voorzien. Daarvoor combineert de software meerdere technieken. Zo wordt met behulp van een naar beneden gerichte camera de verplaatsing ten opzichte van de grond bepaald via optical flow. Daarnaast vergelijkt het systeem camerabeelden met vooraf geladen kaarten om de positie periodiek opnieuw vast te leggen.
De verschillende gegevensbronnen worden vervolgens samengevoegd met informatie van de IMU en een barometrische hoogtemeter via een Extended Kalman Filter (EKF). Het resultaat is een continue schatting van positie en snelheid, die via MAVLink kan worden doorgestuurd naar de flight controller alsof deze afkomstig is van een extern positioneringssysteem.
Alternatief voor GNSS
Het idee om drones zonder GPS te laten navigeren is niet nieuw. Fabrikanten als DJI maken voor nauwkeurig zweven binnenshuis al jarenlang gebruik van vision positioning, waarbij camera’s en sensoren de beweging ten opzichte van de omgeving bepalen. Ook verschijnen steeds meer systemen die visuele navigatie combineren met lidar, radar of vooraf opgeslagen kaarten om zelfstandig te kunnen vliegen wanneer GNSS uitvalt of wordt verstoord.
Juist die laatste categorie krijgt steeds meer aandacht, omdat GNSS-jamming en -spoofing wereldwijd toenemen. Voor toepassingen zoals inspecties, zoek- en reddingsoperaties of vluchten in stedelijke gebieden kan een GPS-onafhankelijk navigatiesysteem de robuustheid van een drone aanzienlijk vergroten.
Onderzoek en verdere ontwikkeling
Bean benadrukt dat JamBoy nadrukkelijk is bedoeld als navigatiesoftware en niet als richt- of wapensysteem. De software is uitsluitend gevalideerd in simulaties met synthetische data en is niet gecertificeerd voor operationele vluchten. De broncode is gepubliceerd onder de MIT-licentie, waardoor onderzoekers, ontwikkelaars en dronebouwers de software vrij kunnen bestuderen, aanpassen en verder ontwikkelen.
Volgens de documentatie draait JamBoy op relatief betaalbare hardware, zoals een Raspberry Pi 5 in combinatie met een globale-shuttercamera en een Pixhawk-flightcontroller. De ontwikkelaar hoopt dat de open source-publicatie leidt tot verdere experimenten en verbeteringen op het gebied van GPS-onafhankelijke navigatie voor drones.
