Satellitengestützte Ortsbestimmung (SATNAV)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Global Navigation Satellite Systems)

Lehrveranstaltungen:

• • Satellitengestützte Ortsbestimmung
    (Vorlesung, 3 SWS, Jörn Thielecke, Mi, Fr, 8:15 - 9:45, S1 LIKE; Am Wolfsmantel 33/3.OG; Freitags Vorlesung und Übung im 14-tägigen Wechsel)
  • Übung zu Satellitengestützte Ortsbestimmung
    (Übung, 1 SWS, Jörn Thielecke et al., Fr, 8:15 - 9:45, S1 LIKE; Am Wolfsmantel 33 / 3.OG; Vorlesung und Übung im 14-tägigen Wechsel)

Empfohlene Voraussetzungen:

Keine formalen Voraussetzungen, grundlegende Kenntnisse erforderlich in: linearer Algebra, Signal- & Systemtheorie, Wahrscheinlichkeitstheorie

Inhalt:

Zielsetzung:
1. Die Prinzipien satellitengestützter Ortsbestimmung sollen vermittelt werden.
2. Sie sollen ein Systemverständnis für GPS und Galileo entwickeln, um zu Weiterentwicklungen und Anwendungen leichter beitragen zu können.

Anmerkungen:
1. Mehrere Übungsstunden werden rechnergestützt (MATLAB) sein, um den Vorlesungsstoff durch eigene praktische Erfahrung zu vertiefen.
2. Eine Laborbesichtigung beim Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen soll Ihnen Einblick in die einschlägigen Arbeiten zu GPS und Galileo geben.

Inhalte:

1. Überblick
1.1. Einführung

• Geschichte (Sputnik, TRANSIT, etc.)

• Orten durch Messung von Entfernungen und Entfernungsdifferenzen

• Standflächen, Standlinien

1.2. GPS – Global Positioning System

• Raum-, Kontroll- und Nutzersegment

• GPS-Ortungssignale

• Anwendungen

1.3. Satelliten-Ergänzungssysteme

• LAAS und WAAS

• EGNOS

1.4. Galileo

• Besonderheiten im Vergleich zu GPS

• Anwendungen und Dienste

• Galileo Signale: BOC Modulation

2. Grundlagen
2.1. Koordinaten-, Zeitsysteme und Orbits

• Raum- und erdfeste Bezugssysteme, Geoid

• Sternzeit, Weltzeit, Atomzeit, etc.

• Frequenz- und Zeitnormale

• Bewegungsgesetze und Beschreibung der Satellitenbahnen

2.2. Ausbreitungsbedingungen und Fehlerquellen

• Wellenausbreitung

• Ionosphäre, Troposphäre, Code-Träger-Divergenz

• Uhrfehler, Bahnfehler, Mehrwegefehler

2.3. Positions-, Geschwindigkeits- und Zeitschätzung

• Lösung der Positionsgleichungen

• Fehleranalyse: Dilution of Precision

• Geschwindigkeitsschätzung

• Zeittransfer

3. Methoden zur Erhöhung der Genauigkeit
3.1. Fehlerunterdrückung mit Differential GPS

• Trägerphasenmessung

• Beseitigung von Störtermen

• Einfache, doppelte, dreifache Differenzbildung

3.2. Auflösung von Mehrdeutigkeiten bei Trägerphasenmessung

• Grundsätzliche Methoden

• Lambda-Methode

Lernziele und Kompetenzen:

1. Eine Übersicht über die Möglichkeiten von GPS und Galileo soll Ihre Beurteilungsfähigkeit für neue Anwendungen schärfen.
2. Durch vertiefte Kenntnisse der Grundlagen, Funktionsweise und Fehlerquellen sollen Sie die gelösten Herausforderungen und die Grenzen von GPS und Galileo einschätzen lernen.
3. Sie sollen ein nachrichtentechnisches Verständnis für die Funktionsweise eines GPS-Empfängers erlangen.

Literatur:

1. Pratap Misra, Per Enge, „Global Positioning System“, Ganga-Jamuna Press, 2001
2. E.D. Kaplan, C.J. Hegarty, „Understanding GPS – Principles and Applications“Artech House, 2. Auflage, 2006
3. Werner Mansfeld, “Satellitenortung und Navigation”, Vieweg, 2004

Organisatorisches:

Masterstudium, kann ins Bachelorstudium vorgezogen werden. (Wahl- 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 | Masterprüfung | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Satellitengestützte Ortsbestimmung)
2. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
   (Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Satellitengestützte Ortsbestimmung)
3. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule Mikroelektronik | Satellitengestützte Ortsbestimmung)
4. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Satellitengestützte Ortsbestimmung)
5. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2009 | Studienrichtungen | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule (Wahlpflichtmodule) Mikroelektronik | Satellitengestützte Ortsbestimmung)
6. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2009 | Studienrichtungen | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule (Wahlpflichtmodule) Informationstechnik | Satellitengestützte Ortsbestimmung)
7. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science): 1-4. Semester
   (Po-Vers. 2010 | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule Mikroelektronik | Satellitengestützte Ortsbestimmung)
8. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science): 1-4. Semester
   (Po-Vers. 2010 | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Satellitengestützte Ortsbestimmung)
9. Informatik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2009s | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsmodul Elektronik und Informationstechnik)
10. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009w | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsmodul Elektronik und Informationstechnik)
11. Informatik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | Wahlpflichtbereich | Säule der anwendungsorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsmodul Elektronik und Informationstechnik)
12. Informations- und Kommunikationstechnik (Bachelor of Science): 5. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Wahlpflichtmodule, Wahlmodule, Seminar, Praktika, Bachelorarbeit | Wahlpflichtmodule aus Katalog für IuK)
13. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkt Übertragung und Mobilkommunikation | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Übertragung und Mobilkommunikation)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Satellitengestützte Ortsbestimmung_ (Prüfungsnummer: 64001)

(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [12], [13])

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2013/2014, 1. Wdh.: SS 2014, 2. Wdh.: keine Wiederholung

1. Prüfer:

Jörn Thielecke

Satellitengestützte Ortsbestimmung_ (Prüfungsnummer: 652213)

(englischer Titel: Global Navigation Satellite Systems_)

(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [9], [10], [11])

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

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2013/2014, 1. Wdh.: SS 2014

1. Prüfer:

Jörn Thielecke