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  Integrierte Navigationssysteme (NavSys-V)

Dozent/in
Prof. Dr.-Ing. Jörn Thielecke

Angaben
Vorlesung
3 SWS, benoteter Schein, ECTS-Studium, ECTS-Credits: 5
nur Fachstudium, Sprache Deutsch, Auskünfte beim Jörn Thielecke (09131/85 25-118, joern.thielecke@fau.de). Anmeldung über MeinCampus.
Zeit und Ort: Mo 14:15 - 15:45, H15, P1 LIKE; Mi 10:15 - 11:45, H14; Bemerkung zu Zeit und Ort: Mittwochs, 14-tägiger Wechsel von Vorlesung und Übung. Rechnerübungen finden im Praktikumsraum P1 LIKE des Lehrstuhls statt.

Studienfächer / Studienrichtungen
WPF ME-MA-MG1 1-3
WPF EEI-MA-INT 1-4
WPF EEI-BA-INT 5-6
WPF EEI-BA-AUT 5-6
WPF EEI-MA-AUT 1-4
WPF IuK-MA-KN-EEI 1-4
WPF IuK-MA-REA-EEI 1-4
WPF IuK-MA-ES-EEI 1-4
WPF IuK-MA-MMS-EEI 1-4
WPF ICT-MA-ES 1-4
WPF ICT-MA-MPS 1-4
WPF INF-MA 1-4
WPF MT-MA-MEL 1-4
WPF BPT-MA-E 1-3
WPF ME-BA-MG1 3-6

Voraussetzungen / Organisatorisches
Keine formalen Voraussetzungen, geeignet für Masterstudium, grundlegende Kenntnisse erforderlich in: linearer Algebra, Physik, Signal- & Systemtheorie, Wahrscheinlichkeitstheorie.

Inhalt
Lernziele:
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

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.

Termine Rechnerübungen
Mon, 13.05. / Mitt, 15.05.: Markov-Lokalisierung
Mon, 17.06. / Mitt, 19.06.: INS
Mon, 01.07. / Mitt, 03.07.: Lineares Kalmanfilter
Mon, 08.07. / Mitt, 10.07.: Extended Kalmanfilter
Mon, 15.07. / Mitt, 17.07.: Partikelfilter
Mon, 22.07. / Mitt, 24.07.: Fusion

Empfohlene Literatur
Skriptum zur Lehrveranstaltung

ECTS-Informationen:
Title:
Integrated Navigation Systems

Credits: 5

Zusätzliche Informationen
Schlagwörter: Informationstechnik, Eingebettete Navigationssysteme
Erwartete Teilnehmerzahl: 80
www: http://www.like.tf.fau.de
Für diese Lehrveranstaltung ist eine Anmeldung erforderlich.
Die Anmeldung erfolgt von Dienstag, 5.2.2019, 06:00 Uhr bis Dienstag, 7.5.2019, 23:00 Uhr über: mein Campus.

Zugeordnete Lehrveranstaltungen
UE: Übung Integrierte Navigationssysteme
Dozent/in: Prof. Dr.-Ing. Jörn Thielecke
Zeit und Ort: Mi 10:15 - 11:45, P1 LIKE; Bemerkung zu Zeit und Ort: Mittwochs, 14-tägiger Wechsel von Vorlesung und Übung. Rechnerübungen finden im Raum P1 des Lehrstuhls statt.
www: http://www.like.tf.fau.de

Verwendung in folgenden UnivIS-Modulen
Startsemester SS 2019:
Integrierte Navigationssysteme (NavSys)

Institution: Lehrstuhl für Informationstechnik mit dem Schwerpunkt Kommunikationselektronik (Stiftungslehrstuhl)
UnivIS ist ein Produkt der Config eG, Buckenhof