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  Integrierte Navigationssysteme (NavSys-V)

Lecturer
Prof. Dr.-Ing. Jörn Thielecke

Details
Vorlesung
3 cred.h, benoteter certificate, ECTS studies, ECTS credits: 5
nur Fachstudium, Sprache Deutsch, Auskünfte beim Jörn Thielecke (09131/85 25-118, joern.thielecke@fau.de). Anmeldung über MeinCampus.
Time and place: Tue 10:15 - 11:45, 0.151-115; Wed 16:15 - 17:45, 0.151-115; comments on time and place: Mittwochs, 14-tägiger Wechsel von Vorlesung und Übung. Rechnerübungen finden im Praktikumsraum P1 LIKE des Lehrstuhls statt.

Fields of study
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 IuK-MA-ES 1-4
WPF IuK-MA-MMS 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

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

Contents
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
24.4. und 25.4.2018: Markov-Lokalisierung
29.5. und 30.5.2018: INS
19.6. und 20.6.2018: Lineares Kalmanfilter
26.6. und 27.6.2018: Extended Kalmanfilter
03.7. und 04.7.2018: Partikelfilter
10.7. und 11.7.2018: Fusion

Recommended literature
Skriptum zur Lehrveranstaltung

ECTS information:
Title:
Integrated Navigation Systems

Credits: 5

Additional information
Keywords: Informationstechnik, Eingebettete Navigationssysteme
Expected participants: 20
www: http://www.like.tf.fau.de
Registration is required for this lecture.
Registration starts on Thursday, 1.2.2018, 06:00 and lasts till Sunday, 29.4.2018, 23:00 über: mein Campus.

Assigned lectures
UE: Übung Integrierte Navigationssysteme
Lecturer: Prof. Dr.-Ing. Jörn Thielecke
Time and place: Wed 16:15 - 17:45, P1 LIKE; comments on time and place: 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 2018:
Integrierte Navigationssysteme (NavSys)

Department: Chair of Information Technologies with Focus on Communication Electronics (Prof. Dr. Heuberger)
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