Vorlesungen

Vorlesungen am Institut mit Verweise auf CAMPUS

B.Sc. Geodäsie & Geoinformatik

Modul-Handbuch Modul-Kennung 19750
Dozenten: Prof. T. Hobiger, Prof. N. Sneeuw, Prof. U. Sörgel

 

Angestrebte Lernergebnisse

Die Studierenden können sich in einem Semester, das durch Grundlagenfächer gekennzeichnet wird, fachlich orientieren. Im Rahmen der Orientierungs­prüfung können sie sich qualifiziert für das Studium Geodäsie und Geoinformatik entscheiden.

Folgende Themen werden behandelt:

Erdmessung

  • Geschichte der Geodäsie
  • Modelle der Erde (Kugel, Ellipsoid, Geoid)
  • Oberflächenparametrisierung (Meridian, Breitenkreis, geodätische Linie)
  • sphärische Trigonometrie
  • Gravitation
  • Schwerefeld

Navigation

  • Geschichte der Navigation
  • Maßeinheiten (Zeit, Meter)
  • Zweidimensionale Navigationsrechnung (Orthodrome, Loxodrome, Haupt­aufgaben, Koppel­navigation),
  • Astronomische Navigation
  • Terrestrische Radionavigation
  • Prinzip der Satellitennavigation
  • Inertialnavigation

Photogrammetrie, Geoinformatik und Fernerkundung

  • Photogrammetrische Grundbegriffe
  • Anwendungsfelder der Photogrammetrie (Fernerkundung, Luft­bild­photo­grammetrie, Nah­bereich)
  • Bildflug
  • mathematische Grundlagen der Zentral­perspektive
  • analytische 3D Punktbestimmung
  • Basisfunktionen eines GIS,
  • Objektdefinitionen
  • Strukturen von Vektor- und Rasterdaten
  • Digitale Globen
  • GIS-Anwendungen
  • Geschichte der Fernerkundung
  • passive und aktive Sensoren
  • Systeme (Scanner, Radar, Photograph. Systeme)
  • Plattformen (Satellitensysteme, Flug­zeug­getragene Systeme)
  • Elektromagnetische Strahlung
  • Wechselwirkungen Strahlung und Materie (Reflexion, Absorption, Emission, Transmission)

 

Modul-Handbuch Modul-Kennung 19820
Dozent: Prof.-tech. T. Hobiger

 

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden können selbständig entscheiden, welche funktionalen und stochastischen Modelle zur Ausgleichung/Parameterschätzung inkonsistenter Beobachtungen aus den verschiedenen Disziplinen der Geodäsie und Geoinformatik zweckmäßig eingesetzt werden. Sie sind in der Lage, die Qualität des Ausgleichungsergebnisses zu analysieren und zu beschreiben sowie durch statistische Testverfahren zu überwachen.

Folgende Themen werden behandelt

  • Aufgabenstellung der Ausgleichungsrechnung
  • Formulierung linearer Modelle zur Ausgleichung von Messungen nach der (ungewichteten) Methode der kleinsten Quadrate (Parameterausgleichung, bedingte Ausgleichung, gemischtes Modell
  • Lösungsmöglichkeiten (Geometrie, lineare Algebra, Differentialrechnung, Wahrscheinlichkeitstheorie).
  • Behandlung linearer und nicht-linearer Probleme: Linearisierung nicht-linearer Beobachtungs- und Bedingungsgleichunge
  • Diskussion des Datumproblems
  • Probleme mit Nebenbedingungen
  • Einführung in die gewichtete Ausgleichung nach der Methode der kleinsten Quadrate
  • Modellvervollständigung mittels BLUE: Übergang zum Gauß-Markoff/Gauß-Helmert-Modell.

Modul-Handbuch Modul-Kennung 77830
Dozent: Dr.-Ing. A. Wehr

 

Die LV führt in die elektronischen Komponenten und Sensoren ein, die in Satelliten- und Inertialnavigation zum Einsatz kommen.

Angestrebte Lernergebnisse

Die Studierenden beherrschen die Terminologie und die Definitionen in Elektroniktechnik, Elektronik, Nachrichten- und elektronischer Messtechnik. Sie kennen die Grundgesetze der Elektrotechnik und können eigenständig einfache Schaltungen berechnen und die Funktionsweise komplexer Schaltungen analysieren. Sie kennen die wichtigsten Komponenten und Signalformen, die in der Navigation zum Einsatz kommen und können ihre Kenngrößen interpretieren und bestimmen. Sie können Systemgenauigkeiten basierend auf der verwendeten Hardware berechnen.

Folgende Themen werden behandelt:

  • Grundlagen der Berechnung von elektronischen Schaltungen (Ohmsches Gesetz, Kirchhoffsche Gesetze, Strom- und Spannungsteiler)
  • Übertragungsfunktionen (Schaltungsanalyse in der komplexen Zahlenebene)
  • Filterschaltungen (Übertragungsfunktionen, Bodediagramm, Rechnen in dB)
  • Verstärker
  • Oszillatoren
  • Digitaltechnik (A/D-Wandlung, microProzessor)
  • Sensoren (MEMS-Inertialsensoren, Magnetfeldsensoren, Luft­druck­sen­soren)
  • Erzeugung digitaler Entfernungsmesssignale, Systemauslegung (Vier­pol­rauschen, Antennen, Leistungsbilanz)
  • Radar (Radarprinzip, Radararten, Radar­grund­gleichung)
  • Systemauslegungskriterien für die Mess­genauigkeit

 

Modul-Handbuch Modul-Kennung 19820
Dozent: Prof.-tech. T. Hobiger

 

Angestrebte Lernergebnisse

Die Studierenden können selbständig entscheiden, welche funktionalen und stochastischen Modelle zur Ausgleichung/Parameterschätzung inkonsistenter Beobachtungen aus den verschiedenen Disziplinen der Geodäsie und Geoinformatik zweckmäßig eingesetzt werden. Sie sind in der Lage, die Qualität des Ausgleichungsergebnisses zu analysieren und zu beschreiben sowie durch statistische Testverfahren zu überwachen.

Folgende Themen werden behandelt

  • Fehlerfortpflanzung und Interpretation bei geodätischen Netzen
  • Methoden der Datumfestlegung, Netzanalyse und Netzentwurf
  • Rückblick Theorie der Verteilungen
  • Einführung in die Theorie der Hypothesentests
  • Hypothesentests in linearen Modellen
  • Innere und äußere Zuverlässigkeit nach Baarda
  • Allgemeine lineare Hypothese
  • Anwendungsbeispiele aus Geodäsie und Geoinformatik.

Modul-Handbuch Modul-Kennung 77860
Dozenten: Prof. T. Hobiger, Dipl.-Ing. D. Becker

 

Angestrebte Lernergebnisse

Die Studierenden kennen grundlegende Systeme und Methoden der Satellitennavigation. Sie können Fehlerquellen bei der Satellitennavigation benennen, deren Größenordnung abschätzen und wissen, mit welchen Methoden sie verringert oder eliminiert werden können. Sie kennen die Methodik der Positionierung und Navigation mit GNSS.

Folgende Themen werden behandelt:

  • Grundprinzipien der Satelliten­navigation
  • Bezugssysteme
  • Zeitsysteme
  • Berechnung der Satelliten­position
  • Signalaufbau: Träger, Codes, Message, Modulation, Generierung und Eigenschaften von PRN-Codes, Korrelations­verhalten der Codes
  • Ausbreitungseigenschaften der Signale, Beschreibung von iono­sphärischer und tropo­sphärischer Refraktion, sowie geeigneter Korrektur­modelle
  • Modellierung weiterer Fehlereinflüsse auf die Messung
  • Aufgaben des Empfängers, Signalidentifizierung, Prinzip der Lauf­zeit­messung, Unter­scheidung von Signalen, Empfänge­rdesign
  • Modellbildung für Pseudostrecken, Algorithmus für die Positionierung
  • Differentielle Techniken (SAPOS, SBAS), RTK und Träger­phasen­messungen, Ausblick auf multi-GNSS

M.Sc. Geodäsie & Geoinformatik

Modul-Handbuch Modul-Kennung 57190
Dozent: Prof.-tech. T. Hobiger

 

Angestrebte Lernergebnisse

Die Studierenden kennen die grundlegenden Methoden der Inertialnavigation. Sie können Fehlerquellen bei der Inertialnavigation benennen und deren Größenordnung und Verhalten abschätzen. Sie kennen Verfahren, wie sie mit externen Messungen verringert oder eliminiert werden können.

Folgende Themen werden behandelt

  • Grundlagen der Inertialnavigation
  • Kartesische Koordinatensysteme
  • Koordinaten
  • Eigenschaften der Richtungscosinusmatrix (Direction Cosine Matrix, DCM)
  • Parametrisierungen einer Direction Cosine Matrix (Eulerwinkel, Quaternionen)
  • Ausdrücken von Rotationsgeschwindigkeiten
  • Koordinatensysteme für die Inertialnavigation (Inertial, ECEF, Local Level, Body, Platform)
  • Rotationsbewegung und Transformation zwischen den SystemenModellierung eines Strap-Down-Navigators
  • Differentialgleichungssystem für ein Strapdown Inertialnavigationssystem in verschiedenen Repräsentationen (e-System, n-System)
  • Sensoren der Inertialnavigation (Arten und Funktionsweise von Beschleunigungsmessern und Drehratensensoren, von High precision bis low cost)
  • Numerische Integration der Orientierungsdifferentialgleichung
  • Vereinfachung, numerische Integration der Differentialgleichungen der Translation
  • Lösung der Geschwindigkeits- und Positionsdifferentialgleichungen
  • Linearisierte Fehlergleichungen im e-System
  • Grundzüge der Architektur einer GPS/INS-Integration, Kalmanfilter

 

Modul-Kennung 57190

Modul-Handbuch Modul-Kennung 40020
Dozent: Prof.-tech. T. Hobiger

 

Angestrebte Lernergebnisse:

Am Ende des Moduls Dynamische Systeme besitzt der Studierende grundlegendes Wissen zur Modellierung dynamischer Prozesse. Er ist in der Lage, nicht mehr nur statische Ausgleichungsprobleme zu lösen, sondern auch für Beobachtungen bewegter Objekte Parameterschätzungen durchzuführen. Er hat erste Einblicke in die Kalmanfilterung gewonnen und anhand einfacher Beispiele selbst erste Erfahrungen damit gesammelt. Nach der LV Inertialnavigation ist er in der Lage die soeben beschriebenen Kenntnisse auf den speziellen Anwendungsfall "Inertialnavigation zu übertragen und die zugehörigen Differentialgleichungen aufzustellen, wie zu lösen. Er kennt die damit verbundenen Problemstellungen und ist in der Lage, Messwerte von Inertialsensoren auf Plausibilität zu prüfen.

Folgende Themen werden behandelt

LV Schätzverfahren in dynamischen Systemen:
Erarbeitung des Übergangs von statischen Prozessen und Auswertemethoden auf kinematische Auswertemethoden

  • Sequentielle Ausgleichung nach der Methode der kleinsten Quadrate
  • Gewöhnliche Differentialgleichungen
  • Lineare dynamische Systeme
  • Zufallsprozesse
  • lineare Kalmanfilterung
  • Rückwärts-Filterung und Glättung
  • Vergleich zwischen Kalmanfilterung und Sequentieller Ausgleichung
  • Extended Kalman filtering
  • Unscented Kalman filtering

LV Inertialnavigation:

  • Sensoren der Inertialnavigation (Arten und Funktionsweise von Beschleunigungsmessern und Drehratensensoren, von High precision bis low cost)
  • Parametrisierungen einer Direction Cosine Matrix (Eulerwinkel, Quaternionen)
  • Ausdrücken von Rotationsgeschwindigkeiten
  • Koordinatensysteme für die Inertialnavigation
  • Was Inertialsensoren messen an vereinfachten Beispielen
  • Differentialgleichungssystem für ein Strapdown Inertialnavigationssystem in verschiedenen Repräsentationen (im e-System und n-System)
  • Numerische Integration der Orientierungsdifferentialgleichung
  • Lösung der Geschwindigkeits- und Positionsdifferentialgleichungen
  • Fehlerverhalten der Sensoren Linearisierte Fehlergleichungen im e-System
  • Grundzüge der Architektur einer GPS/INS-Integration

 

Modul-Handbuch Modul-Kennung 43100
Dozent: Prof.-tech. T. Hobiger

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse im Bereich neuer Satellitennavigationssysteme erworben. Mit den Grundlagen des GPS-Systems kann der Studierende Neu- und Weiterentwicklungen anderer Satellitennavigationssysteme analysieren und den Einsatz für verschiedene Anforderungsbereiche abschätzen. Neben den satellitengestützten Navigationsverfahren werden auch Einblicke in die Grundprinzipien der in der Luftfahrt verwendeten Radionavigationsverfahren gewonnen, sowie die für die Landfahrzeugnavigation notwendigen Sensoren und Methoden kennen gelernt.
Die Studierenden haben einen Überblick über die gesamte für die Navigation von Land- und Luftfahrzeugen relevante Sensorik und sind mit den Algorithmen zur Integration heterogener Messdaten vertraut. Am Ende der Lehrveranstaltung ist der Studierende in der Lage, Navigationssysteme für verschiedene Nutzergruppen zu analysieren und in Fachgesprächen zu diskutieren.

Folgende Themen werden behandelt

LV Navigation von Land- und Luftfahrzeugen

  • Erläuterung der Anforderungen verschiedener Navigations-Nutzergruppen (RNP-Parameter)
  • Funktionsprinzip, Signalstruktur und Status der globalen Satellitennavigationssysteme, wie GPS, GLONASS, GALILEO, COMPASS
  • Funktionsprinzip, Signalstruktur und Status der regionalen Erweiterungssysteme GBAS, SBAS, RGNSS (z.B. QZSS)
  • Herausforderungen eines globalen interoperablen GNSS
  • Prinzipien zur Steigerung der Integrität (RAIM-Verfahren)
  • Funktionsprinzip der Radionavigationsverfahren in der Luftfahrt: LORAN-C, TACAN, VOR/DME, Landeanflug: ILS, MLS, Luftfahrtkarte
  • Funktionsprinzip der Landfahrzeugnavigation: Sensoren zur Positionsbestimmung, digitale Karten, Mapmatching-Verfahren, erreichbare Performance

LV Integrierte Navigation

  • Definition des Begriffs und des Umfangs der Integrierten Navigation
  • Modellierung der Beobachtungen in der Integrierten Navigation sowie Linearisierung der Beobachtungsgleichungen
    • Strecken, Pseudostrecken, Streckendifferenzen, Höhen
    • Trägerphasen, Dopplerfrequenzverschiebungen
    • Wegstrecken, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen
    • Richtungen, Richtungsänderungen, Drehraten
  • Methodik der Integration verschiedenartiger Messgrößen
  • Parametrisierung der Bewegung einer Navigationsplattform
  • Algorithmische Umsetzung der Integration
  • Echtzeitverfahren der Parameterschätzung

 

Modul-Handbuch Modul-Kennung 43290
Dozenten: Prof. T. Hobiger, Dipl.-Ing. D. Becker

 

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden verstehen die grundlegenden Randbedingungen der Raumflugbahnen zum Mond und den Planeten des Sonnensystems (Form, Dauer, Zeitpunkte möglicher Bahnen). Sie sind in der Lage, aus verschiedenartigen Messungen von der Erde aus die Flugbahn zu berechnen und die Genauigkeit der berechneten Bahnparameter abzuschätzen.

Folgende Themen werden behandelt

  • Aufbau des Sonnensystems
  • Beschreibung der Planeten und ihre Bahnen
  • Referenzsysteme
  • Orbitelemente
  • Erläuterung des Mehrkörperproblems: speziell des 2 bzw. 3-Körperproblems
  • Diskussion der Laplace-Punkte
  • Beschreibung verschiedener Transferorbits
  • Erdumlaufbahnen
  • Bahnen zum Mond
  • Bahnbeschreibung
  • Fluchtgeschwindigkeit
  • Bahnkorrektur
  • Diskussion verschiedener Planetenmissionen
  • Bahnen zu den inneren Planeten
  • Bahnen zu den äußeren Planeten
  • Bahnmanöver, Swing-by Manöver

Modul-Handbuch Modul-Kennung 43300
Dozent: Hon. Prof. Dr.-Ing. Hans-Martin Braun

Angestrebte Lernergebnisse:

Nach Abschluss der 2-semestrigen Vorlesung hat der Studierende einen Überblick über die in der Navigation und Fernerkundung eingesetzten Radarverfahren.

Folgende Themen werden behandelt

Grundlagen der Radartechnik und erste Auslegungen und Analysen von einfachen Radarsystemen.

Grundlagen des Radars:

  • Radar-Frequenzbänder (ITU / WARC)
  • Erkennung, Entfernungsmessung und -auflösung
  • Geschwindigkeitsmessung (Doppler) und -auflösung
  • Winkelmessung und -auflösung
  • Radarzeitfunktion und Spektrum
  • Antennendiagrammberechnung
  • Phasengesteuerte Antennen
  • Reichweite und Signalrauschabstand
  • Leistung und Pulskompression
  • Eindringtiefe in Materialien
  • Rückstreuverhalten von Strukturen und Materialien

Erste Anwendungen

  • Rundsuchradar (Flughafen, Schiffe)
  • Polizeiradar (Geschwindigkeitsüberwachung)
  • Dopplernavigation (Hubschrauber, Flugzeuge)

Modul-Handbuch Modul-Kennung 43290
Dozenten: Prof. T. Hobiger, Dipl.-Ing. D. Becker

 

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden verstehen die grundlegenden Randbedingungen der Raumflugbahnen zum Mond und den Planeten des Sonnensystems (Form, Dauer, Zeitpunkte möglicher Bahnen). Sie sind in der Lage, aus verschiedenartigen Messungen von der Erde aus die Flugbahn zu berechnen und die Genauigkeit der berechneten Bahnparameter abzuschätzen.

Folgende Themen werden behandelt

  • Parametrisierung interplanetarer Bahnen
  • Bewegungsgleichungen des n-Körperproblems
  • Orbitbeobachtung
  • Beobachtungsgleichungen für Dopplermessungen
  • Beobachtungsgleichungen für Streckenmessungen
  • Beobachtungsgleichungen Winkelmessungen
  • Direkte Bestimmung eines Näherungsorbits aus Messwerten
  • Störungsrechnung
  • Numerische Integration der Bewegungsgleichung
  • Störkräfte
  • Orbitparameterschätzung
  • Schätzung nach der Methode der kleinsten Quadrate
  • Sequentielle Schätzung
  • Schätzung mit dem Kalman Filter

 

Vorlesung Lehrveranstaltung 324329030
Übung Lehrveranstaltung 324329040
Modul Modul-Kennung 43290

Modul-Handbuch Modul-Kennung 43280
Dozent: Dr.-Ing. A. Wehr

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden beherrschen die Terminologie und die Definitionen der Elektronik und Nachrichtentechnik soweit sie für die Anwendung in der Navigation erforderlich sind. Sie kennen sich mit Messgeräten aus, die bei der Entwicklung von Navigationssystemen zum Einsatz kommen. Sie haben vertiefte Kenntnisse über die Codeeigenschaften und die Codegenerierung bei GNSS und über GNSS-Empfängerkomponenten, können die Stabilität von Oszillatoren beurteilen und die theoretischen Genauigkeiten von Navigationssystemen berechnen. Sie kennen die Signale von MEMS Beschleunigungs- und Drehratensensoren, wissen, wie sie digitalisiert werden, und können die elektronischen Messgrößen in kinematische Größen umrechnen.

Folgende Themen werden behandelt

  • Elektronische Messtechnik an passiven Bauteilen (Messung von Strom und Span­nung an Kapazitäten, Induktivitäten und ohmschen Wider­ständen)
  • Elektronische Messtechnik an aktiven Bauteilen (Transistor, Operations­verstärker)
  • Frequenzspektren der Navigation
  • Modulationstechniken und -arten
  • Messen im Frequenzbereich
  • Leitungseigenschaften
  • Übertragung im Freiraum
  • Digitalisierung analoger Messsignale am Beispiel von MEMS-Sensoren
  • PN-Code-Generierung, Spektrum von PN-Signalen
  • Mikroprozessoren

Modul-Handbuch Modul-Kennung 43300
Dozent: Hon. Prof. Dr.-Ing. Hans-Martin Braun

Angestrebte Lernergebnisse:

Nach Abschluss der 2-semestrigen Vorlesung hat der Studierende einen Überblick über die in der Navigation und Fernerkundung eingesetzten Radarverfahren. Diese Kenntnisse erstrecken sich auf:

  • Überblick über die gängigen Verfahren der Radarmesstechnik
  • Grundlagen der Messung mittels Radarstrahlen
  • Aufbau und Wirkungsweise von Radargeräten
  • Grundlagen der Berechnung der Messgenauigkeiten
  • Beurteilung der Messgenauigkeit / Bildqualität
  • Anwendungsbereiche der Radargeräte

Der Studierende ist in der Lage abzuschätzen, was er von einem Radargerät erwarten kann, wo dessen Fehlerquellen liegen und wie die Radargeräte in der Praxis eingesetzt werden.

Folgende Themen werden behandelt

In den Anwendungen werden Radarsysteme vorgestellt, wie sie in der Praxis angewandt werden. Methoden der Zielverfolgung von Flugzeugen (Tracking), Landeführungssysteme an Flughafen und die für Geodäten und Fernerkundler wichtigen Systeme RA, GPR und SAR werden erklärt.

Folgende Systeme werden behandelt:

  • Tracking Methoden (Conical Scan, Monopulse)
  • Instrumenten - Landesystem
  • Precision Approach Radar
  • Mikrowellen - Landesystem
  • Radar Altimeter "RA"
  • Ground Penetration Radar "GPR" mit Anwendung
  • Synthetik Apertur Radar "SAR" SAR
  • Anwendungen (Änderungsdetektion, Bewegtzieldetektion MTI, Interferometry InSAR, Stereo-SAR und Bildbeispiele)

 

Modul-Handbuch Modul-Kennung 43320
Dozent: Dr.-Ing. Werner Enderle

Angestrebte Lernergebnisse:

In diesem Modul werden - von Jahr zu Jahr unterschiedliche - aktuelle Probleme und Innovationen in der Navigation behandelt. Die Studierenden beherrschen die behandelten Probleme bzw. haben ein durchgreifendes Verständnis für die behandelten Innovationen und ihre technologischen und gesellschaftlichen Konsequenzen.

Folgende Themen werden behandelt

Die Inhalte werden von Jahr zu Jahr unterschiedlich sein. Die Inhalte werden in der Art und Weise ausgewählt, dass Absolventen des Studiengangs Geodäsie und Geoinformatik durch Teilnahme an dieser Lehrveranstaltung im Beruf einen Wettbewerbsvorteil haben. Derzeitig:

  • Vertiefung im Bereich GNSS (speziell Galileo/EGNOS)
  • Eigenschaften neuer GNSS-Signale
  • Gemeinsame Verarbeitung von Beobachtungen verschiedener Systeme und verschiedener Frequenzen
  • Präzise Orbitbestimmung
  • Exkursion zum ESOC

M.Sc. Geomatics Engineering (GeoEngine)

Modul-Handbuch Modul-Kennung 41220
Dozenten: Prof. T. Hobiger

Intended Learning Outcomes:

Dynamic System Estimation
The students are familiar with the methodology for parameter estimation in systems, which can be described by solutions to ordinary differential equation systems. The concept of selected random processes for the error description is understood. The students are familiar with the Kalman filter estimation procedure

Content

Dynamic System Estimation

  • Review of Least Squares Estimation,
  • Sequential Least Squares Estimation,
  • Ordinary Differential Equations,
  • numerical integration methods,
  • linear dynamic systems,
  • state space descriptions,
  • random processes,
  • state augmentation,
  • derivation of Kalman Filter equations,
  • Kalman smoother,
  • comparison of Kalman filter to sequential Least Squares Estimation

Modul-Handbuch Modul-Kennung 48430
Dozenten: Prof. T. Hobiger, Dipl.-Ing. D. Becker

Intended Learning Outcomes

Satellite Navigation
Students have a complete understanding of all aspects of satellite navigation with modern Global Navigation Satellite Systems (GNSS) like GPS or Glonass. This understanding includes the design of orbital constellation and the description of orbits. The process from signal generation, modulation and transmission over signal propagation in the atmosphere including refraction effects up to the signal demodulation and measurement in the receiver is understood. Based on this the students know the GNSS position accuracy limitations and the potential for error corrections by DGNSS.

Content

Satellite Navigation

  • Definition and realization of global coordinate systems for GNSS
  • satellite orbits and orbit parameters
  • GNSS signal generation and modulation
  • signal propagation
  • ionospheric and tropospheric refraction
  • receiver technology
  • code and carrier phase measurements
  • position determination
  • DGNSS
  • real-time kinematic (RTK) positioning
  • precise point positioning (PPP)

Modul-Handbuch Modul-Kennung 48430
Dozenten: Prof. T. Hobiger, Dipl.-Ing. D. Becker

Intended Learning Outcomes:

Integrated Positioning and Navigation
Students have a basic understanding of the mathematical and physical background of Strap-Down Inertial Navigation Systems. Based on this they understand the error behavior of INS with different types of inertial sensors, and the need to integrate such systems with external measurements, such as GNSS or DGNSS positions.

Content

Integrated Positioning and Navigation

  • Coordinate systems (inertial, ECEF, local level, body, platform)
  • parameterisation of transformations and rotations
  • rotational velocity
  • Strap-Down-Navigator differential equations
  • inertial sensors
  • integration of differential equations
  • error control
  • integration with externally provided positions.

M.Sc. Elektromobilität

Modul-Handbuch Modul-Kennung 41790
Dozenten: Prof. T. Hobiger, Dipl.-Ing. D. Becker

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden kennen die grundlegenden Methoden der Satellitennavigation. Sie können Fehlerquellen bei der Satellitennavigation benennen, deren Größenordnung abschätzen und wissen, mit welchen Methoden sie verringert oder eliminiert werden können. Die Studierenden kennen die Methoden der Verknüpfung von Satellitenpositionsdaten mit Fahrzeugdaten und digitalen Karten zur Bestimmung und Anzeige der Fahrzeugposition im Straßennetz.

Folgende Themen werden behandelt

  • Bezugssysteme
  • Zeitsysteme
  • Berechnung der Satellitenposition
  • Signalaufbau: Träger, Codes, Message, Modulation, Generierung und Eigenschaften von PRN-Codes, Korrelationsverhalten der Codes
  • Ausbreitungseigenschaften der Signale
  • Beschreibung von ionosphärische und troposphärische Refraktion, sowie geeigneter Korrekturmodelle Modellierung weiterer Fehlereinflüsse auf die Messung
  • Aufgaben des Empfängers, Signalidentifizierung, Prinzip der Laufzeitmessung, Unterscheidung von Signalen, Empfängerdesign
  • Modellbildung für Pseudostrecken, Algorithmus für die Positionierung
  • Differentielle Techniken (SAPOS, SBAS), RTK und Trägerphasenmessungen, Ausblick auf multi-GNSS

Modul-Handbuch Modul-Kennung 41790
Dozenten: Prof. T. Hobiger, Dipl.-Ing. D. Becker

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden kennen die grundlegenden Methoden der Satellitennavigation. Sie können Fehlerquellen bei der Satellitennavigation benennen, deren Größenordnung abschätzen und wissen, mit welchen Methoden sie verringert oder eliminiert werden können. Die Studierenden kennen die Methoden der Verknüpfung von Satellitenpositionsdaten mit Fahrzeugdaten und digitalen Karten zur Bestimmung und Anzeige der Fahrzeugposition im Straßennetz.

Folgende Themen werden behandelt

  • Digitale Kartenstandards
  • Positionierungmoduleund on-board-Sensorik
  • Map-Matching Algorithmen
  • Routenplanungsalgorithmen
  • Routenführung
  • Mensch-Maschine Interface
  • Zentrale Systeme
  • Fahrzeugautonome System
  • Kommunikationsmodule
  • Fallstudien

M.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik

Modul-Handbuch Modul-Kennung 45120
Dozenten: Prof. T. Hobiger

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden kennen grundlegende Systeme und Methoden der Satellitennavigation. Sie können Fehlerquellen bei der Satellitennavigation benennen, deren Größenordnung abschätzen und wissen, mit welchen Methoden sie verringert oder eliminiert werden können. Sie kennen die Methodik der Positionierung und Navigation mit GNSS.

Folgende Themen werden behandelt

  • Grundprinzipien der Satellitennavigation
  • Bezugssysteme, Zeitsysteme
  • Berechnung der Satellitenposition
  • Signalaufbau: Träger, Codes, Message, Modulation, Generierung und Eigenschaften von PRN-Codes, Korrelationsverhalten der Codes
  • Ausbreitungseigenschaften der Signale, Beschreibung von ionosphärischer und troposphärischer Refraktion, sowie geeigneter Korrekturmodelle
  • Modellierung weiterer Fehlereinflüsse auf die Messung
  • Aufgaben des Empfängers, Signalidentifizierung, Prinzip der Laufzeitmessung, Unterscheidung von Signalen, Empfängerdesign
  • Modellbildung für Pseudostrecken, Algorithmus für die Positionierung
  • Differentielle Techniken (SAPOS, SBAS), RTK und Trägerphasenmessungen
  • Ausblick auf multi-GNSS

Modul-Handbuch Modul-Kennung 57190
Dozenten: Prof. T. Hobiger

 

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden kennen die grundlegenden Methoden der Inertialnavigation. Sie können Fehlerquellen bei der Inertialnavigation benennen und deren Größenordnung und Verhalten abschätzen. Sie kennen Verfahren, wie sie mit externen Messungen verringert oder eliminiert werden können.

Folgende Themen werden behandelt

  • Grundlagen der Inertialnavigation
  • Kartesische Koordinatensysteme; Koordinaten; Eigenschaften der Richtungscosinusmatrix (Direction Cosine Matrix, DCM)
  • Parametrisierungen einer Direction Cosine Matrix (Eulerwinkel, Quaternionen)
  • Ausdrücken von Rotationsgeschwindigkeiten
  • Koordinatensysteme für die Inertialnavigation (Inertial, ECEF, Local Level, Body, Platform)
  • Rotationsbewegung und Transformation zwischen den SystemenModellierung eines Strap-Down-Navigators
  • Differentialgleichungssystem für ein Strapdown Inertialnavigationssystem in verschiedenen Repräsentationen (e-System, n-System)
  • Sensoren der Inertialnavigation (Arten und Funktionsweise von Beschleunigungsmessern und Drehratensensoren, von High precision bis low cost)
  • Numerische Integration der Orientierungsdifferentialgleichung
  • Vereinfachung, numerische Integration der Differentialgleichungen der Translation
  • Lösung der Geschwindigkeits- und Positionsdifferentialgleichungen
  • Linearisierte Fehlergleichungen im e-System
  • Grundzüge der Architektur einer GPS/INS-Integration, Kalmanfilter
Dipl.-Ing.

Doris Becker

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

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