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

Lehrveranstaltungen:

• • Integrierte Navigationssysteme
    (Vorlesung, 3 SWS, Jörn Thielecke, Mo, 14:15 - 15:45, H15; Dienstags 14-tägiger Wechsel von Vorlesung und Übung. Rechnerübungen finden im Praktikumsraum P1 des Lehrstuhls statt.)
  • Übung Integrierte Navigationssysteme
    (Übung, 1 SWS, Jörn Thielecke, Di, 14:15 - 15:45, H5)

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. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, typische Navigationsverfahren hinsichtlich ihrer Funktionsweise und Einsetzbarkeit zu analysieren, zu bewerten und weiterzuentwickeln.
2. Die Studierenden lernen Navigationsgleichungen selbst aufzustellen, anzuwenden und mit unterschiedlichen Algorithmen auf dem Computer zu lösen.
3. Die Studierenden 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)
Masterstudium (Wahlfach oder Wahlpflichtfach).

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Berufspädagogik Technik (Master of Education)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Berufspädagogik Technik (Master of Education) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Integrierte Navigationssysteme)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Integrierte Navigationssysteme (Prüfungsnummer: 61011)

(englischer Titel: Integrated and Embedded Navigation Systems)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

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

Erstablegung: SS 2022, 1. Wdh.: WS 2022/2023

1. Prüfer:

Jörn Thielecke