Eingebettete Navigationssysteme (NavSys)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Integrated and Embedded Navigation Systems)

Lehrveranstaltungen:

• • Eingebettete Navigationssysteme
    (Vorlesung, 3 SWS, Jörn Thielecke, Di, 14:15 - 15:45, H15; Do, 16:15 - 17:45, H15; Donnerstags 16:15 - 17:45 Uhr, 14-tägiger Wechsel von Vorlesung und Übung.)
  • Übung Eingebettete Navigationssysteme
    (Übung, 1 SWS, Lucila Patino-Studencka et al., Einzeltermine am 28.4.2015, 14:15 - 15:45, P1 LIKE; 30.4.2015, 16:15 - 17:45, P1 LIKE; 9.6.2015, 14:15 - 15:45, P1 LIKE; 11.6.2015, 16:15 - 17:45, P1 LIKE; 16.6.2015, 14:15 - 15:45, P1 LIKE; 18.6.2015, 16:15 - 17:45, P1 LIKE; 23.6.2015, 14:15 - 15:45, P1 LIKE; 25.6.2015, 16:15 - 17:45, P1 LIKE; 7.7.2015, 14:15 - 15:45, P1 LIKE; 9.7.2015, 16:15 - 17:45, P1 LIKE; 14.7.2015, 14:15 - 15:45, P1 LIKE; 16.7.2015, 16:15 - 17:45, P1 LIKE; Donnerstags, 16:15 - 17:45 Uhr, H15. 14-tägiger Wechsel von Vorlesung und Übung. Rechnerübungen finden im Raum P1 des Lehrstuhls statt.)

Empfohlene Voraussetzungen:

Keine formalen Voraussetzungen, geeignet für Masterstudium, grundlegende Kenntnisse erforderlich in: linearer Algebra, Physik, Signal- & System¬theorie, Wahrscheinlichkeitstheorie.

Inhalt:

1. Überblick

• Von der Astronavigation zur Navigation mit Mikroelektronik

• Messprinzipien & Positionsberechnung (Standlinien/-flächen)

• Begriffsdefinitionen (s. US Federal Radionavigation Plan), Genauigkeit, Verfügbarkeit, Verlässlichkeit, Integrität, etc.

• Systematische Strukturierung des Gebiets: siehe 2. bis 7.
  

2. Positions- und Lagebestimmung

• Funkausbreitung und Funkortung (Beispiel WLAN)

• Fingerabdruckverfahren

• Lokalisierung mit Markovketten
  

3. Koppelnavigation (Tracking) mittels Trägheitsnavigation

• Koordinatensysteme und ihre Einsatzgebiete

• Mathematische Gundlagen, z.B. Quaternionen, Corioliseffekt

• Strapdown Inertial Navigation Systems

• Sensorprinzipien und Trägheitssensoren

• Computergestützte Lösung der Navigationsgleichungen

• System- und Fehlermodellierung im Zustandsraum

• Das Kalmanfilter und Glättung mittels Retrodiktion
  

4. Seiteninformationen: Kinematik und Karten (kurze Übersicht)
5. Landmarken als lokaler Ortsbezug

• Merkmalsbasierte Ortung z.B. mit Kamera oder UWB

• Partikelfilter und Monte-Carlo-Integration
  

6. Integration von Navigationskomponenten: Sensordatenfusion

• Fusionsarchitekturen: Beispiel GPS & Trägheitsnavigation
  

7. Einbettung von Navigationssystemen

• Assisted GPS oder Location Based Service

Anmerkung: Die Navigationsmethoden werden gleichermaßen anhand von Tafel- und Rechnerübungen (MATLAB) einstudiert

Lernziele und Kompetenzen:

1. Sie werden in die Lage versetzt, typische Navigationsverfahren hinsichtlich ihrer Funktionsweise und Einsetzbarkeit zu analysieren, zu bewerten und weiterzuentwickeln.
2. Sie lernen Navigationsgleichungen selbst aufzustellen, anzuwenden und mit unterschiedlichen Algorithmen auf dem Computer zu lösen.
3. Sie entwickeln ein Verständnis für die Herausforderungen bei der Integration unterschiedlicher Teilsysteme zu einem Navigationssystem und der Einbettung von Navigationssystemen in übergeordnete Systeme

Literatur:

Skriptum zur Lehrveranstaltung.

Bemerkung:

Auskünfte bei Thielecke (09131/85 25-118, joern.thielecke@fau.de)

Organisatorisches:

Masterstudium (Wahlfach oder Wahlpflichtfach).

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Berufspädagogik Technik (Master of Education)
   (Po-Vers. 2010 | Studienrichtung Elektro- und Informationstechnik (Masterprüfungen) | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Eingebettete Navigationssysteme)
2. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Eingebettete Navigationssysteme)
3. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2009 | Studienrichtungen | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule (Wahlpflichtmodule) Informationstechnik | Eingebettete Navigationssysteme)
4. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science): 1-4. Semester
   (Po-Vers. 2010 | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Eingebettete Navigationssysteme)
5. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015s | Masterprüfung | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Eingebettete Navigationssysteme)
6. Informatik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Wahlpflichtbereich | Säule der anwendungsorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsmodul Elektronik und Informationstechnik)
7. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Eingebettete Systeme)
8. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Kommunikationsnetze | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Kommunikationsnetze)
9. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Multimediasysteme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Multimediasysteme)
10. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen)
11. Medizintechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2013 | Studienrichtung Medizinelektronik | M5 Medizintechnische Vertiefungsmodule (MEL))

Studien-/Prüfungsleistungen:

Eingebettete Navigationssysteme (Prüfungsnummer: 61001)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Klausurergebnis: 100% der Modulnote (bzw. Note der mündl. Prüfung) Bei bestandener Prüfung wird die Note um eine Teilnotenstufe (z.B. von 2,0 auf 1,7) verbessert, wenn Sie mindestens 75% der Hausaufgaben bzw. Rechnerübungen erfolgreich absolviert haben. Eine Note besser als 1,0 wird nicht vergeben.

Erstablegung: SS 2015, 1. Wdh.: WS 2015/2016, 2. Wdh.: keine Wiederholung

1. Prüfer:

Jörn Thielecke

Termin: 27.07.2015
Termin: 13.10.2016