Vorlesungen

Modul-Handbuch Modul-Kennung 102160 
Dozent: Prof.-techn. T. Hobiger

Angestrebte Lernergebnisse

Am Ende des Moduls sind die Studierenden in der Lage einfache dynamische Prozesse mathematisch zu beschreiben und für die Prädiktion von Zustandsgrößen verwenden zu können. Darüber hinaus sind die Studierenden in der Lage dynamische Schätzverfahren in Problemstellungen aus Navigation, Geodäsie und verwandten Gebieten anwenden zu können. Nach der LV Inertialsensorik sind die Studierenden in der Lage grundlegende Inertialsensoren und deren Eigenschaften beschreiben zu können und somit eine Sensorauswahl für unterschiedliche Anwendungen treffen zu können. Außerdem sollten die Studierenden Systemeigenschaften von Inertialsystemen mit stochastischen Prozessen in Verbindung bringen können.

Folgende Themen werden behandelt

• 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 Kalmanfilter
• Unscented Kalmanfilter
• Ausblick auf stochastischen Verfahren zur Zustandsschätzung

Modul-Handbuch Modul-Kennung 102160 
Dozent: Prof.-techn. T. Hobiger

Angestrebte Lernergebnisse:

Am Ende des Moduls sind die Studierenden in der Lage einfache dynamische Prozesse mathematisch zu beschreiben und für die Prädiktion von Zustandsgrößen verwenden zu können. Darüber hinaus sind die Studierenden in der Lage dynamische Schätzverfahren in Problemstellungen aus Navigation, Geodäsie und verwandten Gebieten anwenden zu können. Nach der LV Inertialsensorik sind die Studierenden in der Lage grundlegende Inertialsensoren und deren Eigenschaften beschreiben zu können und somit eine Sensorauswahl für unterschiedliche Anwendungen treffen zu können. Außerdem sollten die Studierenden Systemeigenschaften von Inertialsystemen mit stochastischen Prozessen in Verbindung bringen können.

Folgende Themen werden behandelt

• Sensoren der Inertialnavigation (Arten und Funktionsweise von Beschleunigungsmessern und Drehratensensoren, von High precision bis low cost)
• Parametrisierungen einer Direction Cosine Matrix (Eulerwinkel, Quaternionen)
• Koordinatensysteme für die Inertialnavigation
• Inertialsensoren, Messprinzip und Anwendungsbeispiele

Modul-Handbuch Modul-Kennung 102170
Dozent: Prof.-techn. T. Hobiger

Angestrebte Lernergebnisse:

Am Ende des Moduls sind die Studierenden in der Lage Satellitenavigationsysteme hinsichtlich ihrer technischen Eigenschaften beschreiben zu können. Darüber hinaus kennen die Studierenden die Eigenschaften von verschiedenen globalen Satellitennavigationssystemen. Nach der LV Inertialnavigation sind die Studierenden in der Lage die der Inertialnavigation zu Grunde liegenden physikalischen und mathematischen Zusammenhänge zu beschreiben sowie die zugehörigen Differentialgleichungen aufzustellen und zu lösen.

Folgende Themen werden behandelt

• Multi-GNSS
• GNSS Signalstrukturen
• GNSS Empfängertechnologie
• Nutzen von Multi-GNSS für Positionierung, Navigation und Zeitbestimmung

Modul-Handbuch Modul-Kennung 102170
Dozent: Prof.-techn. T. Hobiger

Angestrebte Lernergebnisse:

Am Ende des Moduls sind die Studierenden in der Lage Satellitenavigationsysteme hinsichtlich ihrer technischen Eigenschaften beschreiben zu können. Darüber hinaus kennen die Studierenden die Eigenschaften von verschiedenen globalen Satellitennavigationssystemen. Nach der LV Inertialnavigation sind die Studierenden in der Lage die der Inertialnavigation zu Grunde liegenden physikalischen und mathematischen Zusammenhänge zu beschreiben sowie die zugehörigen Differentialgleichungen aufzustellen und zu lösen.

Folgende Themen werden behandelt

• Koordinatensysteme und Transformationen in der Inertialnavigation
• Differentialgleichungssystem für ein StrapdownInertialnavigationssystem in verschiedenen Repräsentationen
• Numerische Integration der Orientierungsdifferentialgleichung
• Lösung der Geschwindigkeits- und Positionsdifferentialgleichungen
• Linearisierte Fehlergleichungen
• Grundzüge der Architektur einer GNSS/INS-Integration

Modul-Handbuch Modul-Kennung 102270
Dozent: Prof.-techn. T. Hobiger

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden sind in der Lage elektromagnetische Signalausbreitung mathematisch beschreiben zu können und dieses Wissen auf unterschiedliche Problemstellungen (v.a. Wellenausbreitung in verschiedenen Medien) anwenden zu können. Darüber hinaus kennen die Studierenden die grundlegenden Eigenschaften von Antennen und können beschreibende Parameter zuordnen, um so Aussagen zu treffen, ob ein entsprechender Antennentyp für eine Anwendung in Frage kommt. Außerdem kennen die Studierenden die Bauart der für Geodäsie und Navigation relevanten Antennen und sind in der Lage Eigenschaften und Fehlereinflüsse zu benennen.

Folgende Themen werden behandelt

• Maxwell-Theorie
• Wellenausbreitung im Vakuum
• Wellenausbreitung im Medium
• Strahloptik und Strahlverfolgung
• Antennen und deren Eigenschaften
• Antennentypen (Reflektor-,Array- und Patchantennen)
• Einfache Berechnung von charakteristischen Antennenparametern
• Antennen für Geodäsie und Navigation

Modul-Handbuch Modul-Kennung 102370
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-HandbuchModul-Kennung 102380
Dozent: Prof.-techn. T. Hobiger

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden sind in der Lage mittels C++ komplexere Programmstrukturen zu realisieren und Methoden der objektorientierten Programmierung anzuwenden. Darüber hinaus können die Studierenden lauffähige Programme erstellen oder existierenden Code dahin gehend adaptieren so dass sowohl den Hardwareanforderungen Genüge getan wird als auch Randbedingungen hinsichtlich Effizienz und Lesbarkeit des Codes Berücksichtigung finden. Am Ende der LV sollten die Studiereden die Zusammenhänge zu interpretierten höheren Programmiersprachen (z.B. Python) erkennen und die Vorlesungsinhalte darauf abbilden können.

Folgende Themen werden behandelt

• Einführung und Kontrollstruktur
• Variablen und Speichermanagement
• Zeiger
• Arrays und Strings
• Funktionen
• Klassen
• OOP (Datenkapselung, Vererbung und Polymorphie)
• Templates und Operator Overloading
• Standard Template Library
• Daten Ein-/Ausgabe (ASCII & Binärdaten)
• Code-Dokumentation
• OOP bei interpretierten höheren Programmiersprachen

Modul-HandbuchModul-Kennung 102260
Dozent: Prof.-techn. T. Hobiger
Dozent: apl. Prof. Dr.-Ing. N. Haala

Angestrebte Lernergebnisse:

Das Projekt fördert die Anwendung und Übertragung wissenschaftlicher Methoden in die Praxis, wobei die Anwendung und kritische Diskussion des Fachwissens im Vordergrund stehen. Ziel ist es, in Kleingruppen ein konkretes Projekt selbstverantwortlich zu bearbeiten, von der Problemanalyse über die Messung und Auswertung bis zur kritischen Ergebnisbeurteilung und Präsentation.

Folgende Themen werden behandelt

Die Institute der Fachrichtung Geodäsie und Geoinformatik bieten je Studienjahr mindestens zwei Projekte an. In einer gemeinsamen FachrichtungsveranstaItung bis spätestens zum Ende des 2. Fachsemesters werden die Projekte erläutert und den Studierenden zur Auswahl gestellt. Für jedes Projekt wird ein verantwortlicher Betreuer für weitergehende Informationen benannt. Die Durchführung erfolgt in Form einer Projektarbeit in der Gruppe. Neben der praktischen Arbeit am Projekt finden Referate von Studierenden und Lehrpersonen sowie Diskussionen über Methoden und Ergebnisse statt. Diese Referate gelten als Studienleistung. Die Studierenden werden an der Planung und Organisation des Projektseminars beteiligt. Die zunehmend selbständig werdende praktische Arbeit festigt Fachkenntnisse, entwickelt Eigenverantwortung und Unabhängigkeit. Des Weiteren werden im Rahmen des Projekte fachnahe Exkursionen im Umfang von 5 Tagen durchgeführt. Hierzu ist als Studienleistung pro Gruppe ein Bericht zu erstellen. Die wichtigsten Ergebnisse des Projektseminars werden außerdem im Rahmen einer gemeinsamen Fachrichungsveranstaltung zum Ende des 3. Fachsemesters aus der Gruppe heraus vorgestellt. Je Projekt steht hierzu 1 Stunde zur Verfügung. Die erfolgreiche Teilnahme am Projektseminar wird durch die beiden Studienleistungen und durch ein benotetes Abschlusskolloquium nachgewiesen. ln die individuelle Benotung des Abschlusskolloquiums fließt in etwa zu einem Drittel die qualitative Mitarbeit der Studierenden im Projekt ein.

Modul-HandbuchModul-Kennung: 102390
Dozent: Prof.-techn. T. Hobiger

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden sind in der Lage unterschiedliche Sensoren zu kombinieren um so die Genauigkeit und Robustheit der Positionierung und Navigation zu verbessern. Dabei kennen die Studierenden unterschiedliche Sensoren und sind in der Lage diese in unterschiedliche Tiefe miteinander zu verknüpfen um so die dynamische Zustandsschätzung zu stützen. Darüber hinaus kennen sie Studierenden moderne Verfahren zur Parameterschätzung in dynamischen Systemen und sind in der Lage diese in Problemstellungen auf Land- und Luftfahrzeugnavigation anzuwenden. Zusätzlich kennen die Studierenden auch Parameterschätzverfahren welche über die Annahmen von normalverteilten Beobachtungsdaten hinausgehen und können solche Verfahren auf gewählte Aufgaben anwenden

Folgende Themen werden behandelt

• Inertialsensorik und GNSS
• Moderne Sensoren aus Automobil- und Flugzeugtechnik
• Sensorcharakteristiken
• Integrationsformen (loosly- vs. Tightly coupled)
• Parameterschätzverfahren
• Fehlerabschätzung

Modul-HandbuchModul-Kennung: 102390
Dozent: Prof.-techn. T. Hobiger

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden sind in der Lage unterschiedliche Sensoren zu kombinieren um so die Genauigkeit und Robustheit der Positionierung und Navigation zu verbessern. Dabei kennen die Studierenden unterschiedliche Sensoren und sind in der Lage diese in unterschiedliche Tiefe miteinander zu verknüpfen um so die dynamische Zustandsschätzung zu stützen.Darüber hinaus kennen sie Studierenden moderne Verfahren zur Parameterschätzung in dynamischen Systemen und sind in der Lage diese in Problemstellungen auf Land- und Luftfahrzeugnavigation anzuwenden. Zusätzlich kennen die Studierenden auch Parameterschätzverfahren welche über die Annahmen von normalverteilten Beobachtungsdaten hinausgehen und können solche Verfahren auf gewählte Aufgaben anwenden.

Folgende Themen werden behandelt

• Klassische Kalmanfilter (KF, EKF, UKF)
• Ensemble Kalmanfilter
• Adaptive Kalmanfilter
• Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungen
• Bayes Filter
• Sequenzielle Monte-Carlo-Methoden (Partikelfilter)

Modul-Handbuch Modul-Kennung 102190
Dozent:Dr.rer.nat. Toni Caesperlein

Angestrebte Lernergebnisse:

Die Studierenden können Geobasisinformationen und ausge­wählte Geofach­informationen erfassen, qualifizieren, bereit­stellen, präsentieren und aus­werten. Außerdem sind sie in der Lage verschiedene Flur­neuordnungs­verfahren nach dem Flur­bereinigungs­gesetz ein­zuordnen, zu planen und um­zusetzen. Darüber hinaus­gehend können sie den Immobilien­markt einordnen und Grund­stücke detailliert bewerten.

Folgende Themen werden behandelt

• Grundlagen der amtlichen Geoinformation: Begriffs­bestimmungen, Rechts­grundlagen (Vermessungs­gesetz BW, Geodaten­zugangsge­setze)
• Amtliche Georeferenzierung: Koordinatenreferenzsysteme nach Lage, Höhe und Schwere, Satelliten­positionierungs­dienst der deutschen Landes­vermessung
• Geobasisdaten und amtliche Geofachdaten, Produktions­verfahren und Produkte in Fern­erkundung, Topo­graphischer Landes­aufnahme und amtlicher Kartographie / Webmapping
• Aufbau von Geodateninfrastrukturen auf europäischer, nationaler und landesbezogener Ebene: INSPIRE, GDI-DE, GDI-BW − Geodatendienste in der Geo­daten­infra­struktur
• Standardisierte Metadaten in der Geodateninfrastruktur − Zugang und Nutzung zu Geodaten
• Verfahrensarten nach dem Flurbereinigungsgesetz − Gesetzgebung, Voraussetzungen für die Anordnung von Flurneuordnungsverfahren, Abgrenzung von Verfahren, Teilnehmergemeinschaft und Vorstand der Teilnehmergemeinschaft, Ablauf von Flurneuordnungsverfahren, Förderung und Finanzierung
• Durchführung von Flurneuordnungsverfahren: Anordnung, Wertermittlung, Naturschutz und Landespflege, Grundsätze für die Neugestaltung des Flurbereinigungsgebiets, Ausarbeiten des Wege- und Gewässerplans mit landschaftspflegerischem Begleitplan, Bau und Herstellung von gemeinschaftlichen Anlagen, Diskussion und Abstimmung mit den Beteiligten, Zuteilung und Verhandlungen über Abfindungen, Aufstellung und Inhalt des Flurbereinigungsplans, Bearbeitung von Widersprüchen, gerichtliche Verfahren, Abschluss von Flur­neu­ordnung­sverfahren
• Demographieentwicklung und daraus folgender Handlungs­bedarf
• Statistische und geographische Analysen: Wohnbedarf und Wohnungsbestand, Erneuerungs- und Modernisierungsbed., Verkehrs­infra­struktur
• Auswirkungen der Globalisierung, Strukturanalyse Sozialstruktur, Wirtschaft, Gewerbegebiete, Erneuerungs­bedarf
• Konzepte für die Energetische Sanierung von Gebäuden
• Grundsatzplanung zu Umweltthemen, Grünanlagen, Kalt­luft­entstehungs­gebieten, Kalt­luft­strömen
• Qualitätsbestimmung von Grund­stücken
• Bodenrichtwerte und wertrelevante Daten
• Ermittlung wertrelevanter Daten, Grund­stücksmarkt­bericht
• Wertermittlung in Sonderfällen, weitere Wert­ermittlung­smethoden
• Grundzüge der Immobilienwirtschaft

Modul-HandbuchModul-Kennung 102340
Dozent: Prof.-techn. T. Hobiger
Dozent: apl. Prof. Dr.-Ing. N. Haala

Angestrebte Lernergebnisse:

Studierende kennen die grundlegenden Prinzipen von simultaner Positionsbestimmung und Umgebungskartierung und können Algorithmen und Sensoren benennen und erklären die dazu notwendig sind. Darüberhinaus sind Studierende in der Lage das Gelernte in praktischen Beispielen umzusetzen und gegebenfalls an spezielle Problemstellungen anzupassen. Außerdem ist der Lernende in der Lage über die Qualität von Sensoren zu beurteilen und eine Auswahl zu treffen welche Hardware für eine SLAM Anwendung gewählt werden muss.

Folgende Themen werden behandelt

• Sensoren, Laserscanner, Stereokamera, GNSS, IMU, Magnetometer
• Bayes-Schätzer und statistische Inferenz
• EKF SLAM und Varianten
• Partikelfilter (FastSLAM, DP-SLAM)
• Unsicherheitsangaben und Qualitätskontrolle
• Iteratice Closest Point Verfahren
• Integrierte Georeferenzierung zur Sensorkalibrierung
• Detektion von Landmarken und Tracking von Objekten
• Optischer Fluß aus Videosequenzen
• Occupancy grids und Pfadplanung
• Projektarbeit