Netzerkundung zum ad-hoc Datenaustausch zwischen mobilen Maschinen

Bei der Automatisierung von Maschinenverbunden spielt der Datenaustausch eine entscheidende Rolle und muss vielfaltigen Anforderungen in Hinblick auf Datenmenge, Robustheit, Verfugbarkeit etc. gerecht werden. Die Entwicklung der Technologien im Bereich Mobilfunk (3G, 4G, 5G) hat in den letzten Jahren dazu beigetragen, viele auf Daten basierende Applikationen und Dienste zu ermoglichen. Fur die direkte Zusammenarbeit von Maschinen sind die derzeitigen Technologien allerdings auf Grund ihrer technischen Eigenschaften und vor allem der Verfugbarkeit weniger gut geeignet. Hier zeigen lokale und fur den Augenblick geschaffene Funknetze Vorteile, da diese ohne zentrale Infrastruktur auskommen konnen und auf Grund der eigenen Bereitstellung verfugbar sind. Allerdings fuhrt das Fehlen einer zentralen, koordinierenden Instanz zu anderen Herausforderungen. Die vorliegende Arbeit greift dieses Thema auf und widmet sich der Frage, wie in einem mobilen Ad-hoc-Netz hochfrequent Daten zwischen mehreren Teilnehmern unter den Restriktionen ausgetauscht werden konnen, die dem folgenden Szenario geschuldet sind: In einem Katastrophenfall soll ein Maschinenverbund aus mehreren kleinen Quadrokoptern und bodengebundenen Fahrzeugen ein Gebiet aufklaren, ohne von externer Infrastruktur abhangig zu sein. Dabei soll er eine hohe Flexibilitat sowohl bzgl. der Anzahl der Teilnehmer aufweisen als auch der, der hohen Mobilitat geschuldeten, hochdynamischen Veranderung der Netztopologie. Zur Bestimmung der Position von z. B. Verungluckten oder zur Kartierung soll zudem eine relative Positionierung der Teilnehmer zueinander erfolgen, welche einen hochfrequenten Austausch aller Positionsrohdaten im Verbund erfordert. Um die Frage zu beantworten, wird zunachst ein Uberblick uber die Grundlagen sowie den Stand der Technik und der Forschung gegeben. Anschliesend wird basierend auf den konkreten Anforderungen eine Methode vorgestellt, die eine hochfrequente, dezentrale Ermittlung der Netztopologie ermoglicht. Diese dient als Basis fur einen Austausch der Positionsrohdaten, der fur die Relativpositionierung erforderlich ist. Der Austausch ist gleichsam dezentral organisiert, aber dennoch koordiniert. Dieser taktbasierte und mittels der GNSS-Zeit synchronisierte Ansatz wird sowohl im Rahmen simulativer Untersuchungen fur eine grose Varianz an Netztopologien evaluiert als auch in praktischen Feldversuchen. Bei diesen Versuchen konnte ein erfolgreicher Datenaustausch in urbanen und auch in ruralen Szenarien realisiert werden.