Eingebettete Navigationssysteme (NavSys)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Integrated and Embedded Navigation Systems)
(Prüfungsordnungsmodul: Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen)

Lectures:

• • Eingebettete Navigationssysteme
    (Vorlesung, 3 SWS, Jörn Thielecke, Tue, 14:15 - 15:45, H15; Thu, 16:15 - 17:45, S1 LIKE; Donnerstags 16:15 - 17:45 Uhr, 14-tägiger Wechsel von Vorlesung und Übung.)
  • Übung Eingebettete Navigationssysteme
    (Übung, 1 SWS, Lucila Patino-Studencka et al., single appointment on 24.4.2014, single appointment on 5.6.2014, single appointment on 12.6.2014, single appointment on 26.6.2014, single appointment on 3.7.2014, single appointment on 10.7.2014, 16:00 - 18:00, P1 LIKE; Donnerstags, 16:15 - 17:45 Uhr, 14-tägiger Wechsel von Vorlesung und Übung. Rechnerübungen finden im Raum P1 statt, jeweils von 16-18 Uhr am 24.04., 5.06., 12.06., 26.06., 3.07. und 10.07.)

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

• Technologien & Anwendungen (Funk, Trägheit, Laser, etc.)

• 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

• Das Kalmanfilter und Glättung mittels Retrodiktion
  

4. Seiteninformationen: Kinematik und Karten (kurze Übersicht)

• Bewegungsmodelle, Karten, Routing
  

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 und 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:

1. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen)

Studien-/Prüfungsleistungen: