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Einführung

Wie finde ich meine aktuelle Position mit Mitteln wie Karte und Kompass?
Wie funktionieren lokale Radionavigationssysteme?
Wie ergibt sich die Genauigkeit, Verfügbarkeit und Empfindlichkeit solcher Systeme?
Wie funktioniert ein globales Navigationssystem wie z.B. GPS?

Welche anderen Systeme existieren und aus welchen Systemkomponenten bestehen sie?

Das Modul "Grundlagen der Navigation" geht diese Fragen nach und liefert den theoretischen Hintergrund und die praktische Bedeutung anhand von Beispielanwendungen und exemplarischen Berechnungen.

In diesem Modul erlernen Sie die Grundlagen der Positionsbestimmung mit verschiedenen Hilfsmitteln. Zu Beginn werden klassische Navigationsmethoden wie Karte, Wegpunktnavigation und Kompass erläutert. Im Weiteren erfolgt schrittweise eine Einführung in die Radionavigation mit stationären, erdgebundenen Sendern. Den größten Teil der Vorlesung nimmt die Beschreibung der bestehenden und kommenden Satellitennavigationssysteme GPS, GLONASS, Galileo und Beidou ein.

Vorlesung

  • Traditionelle Navigation mit Landmarken, Karte, Kompass, ...
  • Koordinatensysteme
  • Aufstellen und lösen der zentralen Navigationsgleichung
  • Welche Informationen sind zur Positionsbestimmung notwendig?
  • Wie werden diese Information vom Sender zum Empfänger übertragen?
  • Anwendungen der Satellitennavigation und deren Anforderungen
  • Allgemeine Signalstruktur und Signalkomponenten
  • Abhängigkeit der Verfügbarkeit und der Genauigkeit von Signalparametern
  • Ausbreitungseffekte: Signaldämpfung, Mehrwegeausbreitung
  • Verfügbare Satellitennavigationssysteme
  • Konkrete Signalstruktur der bestehenden Systeme
Konzept und Kennwerte der Empfängerpositionsbestimmung

Praktikum

  • Nachvollziehen der Grundlagen an praktischen Beispielen
  • Navigation mit verschiedenen Hilfsmitteln
  • Messdatenaufnahme
  • MATLAB Versuche zu verschiedenen GNSS-Empfängerthemen
  • Analyse der Messdaten, Extraktion der Navigationsdaten
  • Differentielles GPS
  • Indoor Navigation

Organisatorisches

  • Umfang: 2 SWS Vorlesung, 2 SWS Praktikum
  • Zeiten: Findet im SS2020 nicht statt
  • Praktikumseinteilung: Findet dieses Semester nicht statt
  • Prüfungsform: Mündliche Prüfung
  • Unterlagen zur Vorlesung und dem Praktikum finden Sie im ILIAS.

Literatur

  • Zogg, J.M, GPS und GNSS: Grundlagen der Ortung und Navigation, uBlox, 2011.
  • Borre, K., et al., A Software-Defined GPS and Galileo Receiver: A Single-Frequency Approach, Birkhäuser Boston, 2006.
  • Misra, P., Enge, P., Global Positioning System: Signals, Measurements and Performance, Ganga-Jamuna, 2001.
  • Mansfeld, Satellitenortung und Navigation: Grundlagen, Wirkungsweise und Anwendung globaler Satellitennavigationssysteme, 2010.
  • Kaplan, E., Unterstanding GPS: Principles and Applications, 2006.
  • Parkinson, B., Global Positioning System: Theory and Application, 1996.
  • Hofmann-Wellenhof, B., Global Positioning System: Theory and Practice, 2001.
  • Tsui, J. B.-Y., Fundamentals of Global Positioning System Receivers: A Software Approach, 2005.
  • Zeitschrift: GPS Solutions
  • Internet: www.ion.org


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