Search

Das Ziel dieser Arbeit war die erweiterte Automatisierung des bestehenden Raspberry Pi Fahrzeuges durch Implementierung diverser Sensorik. Ausgangspunkt war ein Modellfahrzeug, welches mithilfe von maschinellem Lernen in der Lage war, einer Spur zu folgen und Objekte zu erkennen. Im ersten Schritt wurde ein Notbremsassistent mit Time-of-Flight (ToF) Sensoren realisiert. Als weitere Sicherheitseinrichtung dient der anschließend programmierte Abstandstempomat. Infolge des hinzugefügten Raspberry Pi Sense HAT ist das Pi Car in der Lage, diverse Daten zu messen. Diese werden in einer graphischen Benutzeroberfläche (GUI) dargestellt. Damit das Modellauto in der Lage ist ohne Spur zu navigieren, wurde im nächsten Schritt die Nutzung eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) integriert. Dafür wurde ein GNSS-Empfänger verbaut, der die aktuelle Position über Satelliten erfasst und diese mit einer im Hintergrund laufenden Software verarbeitet. Für die Navigation wurden daraufhin mithilfe der sphärischen Trigonometrie die Gleichungen zur Berechnung der Entfernung und des Kurswinkels hergeleitet. Ausgehend davon wurde die geometrische Beziehung zur Bestimmung des für die Ausrichtung notwendigen Rotationswinkels ermittelt. Durch die Realisierung einer Routenberechnung können neben einzelnen Koordinaten auch Adressen oder Gebäudenamen als Ziel eingegeben werden. Abschließend wurde eine weitere GUI programmiert, in der diverse Daten und eine interaktive geographische Karte visualisiert werden. Der Notbremsassistent sowie die Objekterkennung wurden in das Navigationsprogramm integriert. Infolge der vielen hinzugefügten Bauteile und der daraus resultierenden zusätzlichen Belastung des Raspberry Pi wurde eine Veränderung der Codestruktur durch parallele Programmierung unumgänglich. Ergänzend wurden die Energieversorgung optimiert und teilweise ein Schutz gegen Störfrequenzen verbaut. The aim of this thesis was the extended automation of the existing Raspberry Pi vehicle by the integration of various sensors. The starting point was a model vehicle, which was able to follow a track and detect objects with the help of machine learning.In the first step, an emergency brake assistant with time-of-flight (ToF) sensors has been implemented. A distance cruise control has also been programmed as a further safety device. Because of the added Raspberry Pi Sense HAT, the Pi Car is able to measure various data and to present them in a graphical user interface (GUI). To enable the model car to navigate without a lane, the next step was to realize the use of a global navigation satellite system (GNSS). Therefore, a GNSS receiver has been installed, which records the current position via satellites and processes it with a software running in the background. As a next step, for the model vehicle's navigation and route finding, the equations for the calculation of the course angle and distances have been derived by using spherical trigonometry. On the basis of these equations, the geometric relations for the determination of the required angles of rotation for the alignment of the car were defined. Due to the route calculation was accomplished, addresses or building names can be entered as destinations in addition to individual coordinates. The emergency brake assistant and object detection have been integrated into the navigation program. Finally, another GUI was programmed, in which various data and interactive geographic maps are visualized. In view of the many added components and the corresponding additional load on the Raspberry Pi, the code structure has been changed to parallel programming. In addition, the energy supply has been optimized and protection against interference frequencies has been installed in some cases. verfasst und vorgelegt von Markus Eggbauer, Oliver Hofer Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Bachelorarbeit FH JOANNEUM 2021

Navigation ist eine Schlüsseltechnologie für viele bestehende professionelle Anwendungen, wie die Führung von Flugzeugen und Schiffen, sowie vielfältige neue Anwendungen wie hochautomatisiertes Fahren, Stabilisierung und Führung von UAS oder erweiterte Realität. INS und GNSS, in Kombination mit weiteren Sensoren, sind heutzutage das Rückgrat für viele dieser Anwendungen. Dieses Buch versucht, unabhängig von spezialisierten Algorithmen für bestimmte Anwendungen, Fragen des zugrundeliegenden Messsystems, der Verarbeitung von Navigations-Sensordaten und architektonische Überlegungen zum Design des Navigationssystems gut verständlich zu beschreiben. Die behandelten Fragestellungen werden anhand geeigneter Algorithmen erläutert und ggf. auf weitere Literatur zu speziellen Fragestellungen und Lösungen verwiesen. Dabei wird Wert darauf gelegt alle wichtigen Schritte in der jeweiligen Verarbeitungskette, deren Abhängigkeiten und Funktion zu erläutern. Diese Darstellung fördert das Verständnis der Zusammenhänge und bietet die Möglichkeit eine in vielen Anwendungen erprobte Architektur kennenzulernen. Einzelnen Elemente können leicht variiert und durch andere Algorithmen ersetzt oder ergänzt werden., Navigation is a key technology for many conventional professional applications like aviation guidance and numerous modern applications like high automated driving, Unmanned Aircraft System stabilisation and navigation or augmented reality. Inertial Navigation Systems (INS) and Global Navigation Satellite Systems (GNSS) are nowadays the backbone of many of these applications and are combined with numerous other sensors. This book will not only address the detailed algorithms but will address general and detailed architectural considerations on this kind of navigation systems., Forschungsbericht Niedersächsisches Forschungszentrum für Luftfahrt, vol. 2019-21

Start-ups leisten einen unverzichtbaren Beitrag zur Kommerzialisierung der Raumfahrt. Vor einigen Jahren lag der Schwerpunkt vorwiegend auf der Entwicklung von innovativen Anwendungen von Satellitennavigation, Erdbeobachtung und Satellitenkommunikation (Spin-off). Inzwischen verschiebt er sich zunehmend zur Nutzung von Technologieinnovationen (auch außerhalb der Raumfahrt), um eine Effizienzsteigerung und funktionale Erweiterung der Raumfahrtinfrastruktur zu erreichen (Spin-in). Durch diesen Technologietransfer werden Arbeitsplätze nicht mehr nur in den Anwendungsbranchen geschaffen, sondern zunehmend auch in der Raumfahrtindustrie selbst [1]. Das Centrum für Satellitennavigation Hessen ist ein Kompetenzzentrum für die Anwendung von Raumfahrttechnologien und betreibt das ESA Business-Inkubationszentrum (BIC) Hessen und Baden-Württemberg (vormals ESA BIC Darmstadt). Dieses unterstützt junge technologieorientierte Unternehmen und Neugründungen bei der technischen Entwicklung, Realisierung und Markteinführung neuer Produkte und Dienstleistungen mit Bezug zur Raumfahrt. Gründungsvorhaben werden gezielt stimuliert durch Ideenwettbewerbe. Die Unterstützung von der Idee bis hin zum inkubationsfähigen Unternehmen erfolgt mittels Methoden des "Lean Start-up Approach", "Design Thinking" und "Open Innovation" in Kombination mit gezieltem Coaching durch Mentoren, sowohl im technologischen als auch betriebswirtschaftlichen Bereich. Dieser Beitrag beleuchtet zunächst die Zielsetzung und die finanziellen und organisatorischen Rahmenbedingungen der Gründungsförderung im ESA BIC. Anhand ausgewählter Gründungsprojekte wird der erfolgreiche Verlauf einer Förderung dargestellt, ausgehend von vorbereitenden Maßnahmen zur Businessplanerstellung und der Unternehmensgründung über die eigentliche Betreuung im ESA BIC mit prototypischer Entwicklung und Markteinführung, bis hin zum Wachstum bzw. einem möglichen Exit durch Akquisition. Neben der Darstellung des methodischen Vorgehens bei der Gründungsförderung werden insbesondere die Erfolgsfaktoren herausgearbeitet und weitergehende Vorschläge zu stärkeren Einbindung von Investoren unterbreiten.

Currently Global Navigation Satellite Systems (GNSSs) are the primary source for the determination of absolute position, navigation, and time (PNT) for merchant vessel navigation. Nevertheless, the performance of GNSSs can strongly degrade due to space weather events, jamming, and spoofing. Especially the increasing availability and adoption of low cost jammers lead to the question of how a continuous provision of PNT data can be realized in the vicinity of these devices. In general, three possible solutions for that challenge can be seen: (i) a jamming-resistant GNSS receiver, (ii) the usage of a terrestrial backup system, or (iii) the integration of GNSS with other onboard navigation sensors such as a speed log, a gyrocompass, and inertial sensors (inertial measurement unit&mdash, IMU). The present paper focuses on the third option by augmenting a classical IMU/GNSS sensor fusion scheme with a Doppler velocity log. Although the benefits of integrated IMU/GNSS navigation system have been already demonstrated for marine applications, a performance evaluation of such a multi-sensor system under real jamming conditions on a vessel seems to be still missing. The paper evaluates both loosely and tightly coupled fusion strategies implemented using an unscented Kalman filter (UKF). The performance of the proposed scheme is evaluated using the civilian maritime jamming testbed in the Baltic Sea.

Die vorliegende Arbeit behandelt die Auslegung und Validierung der Leistungsfähigkeitmeines Bodensubsystems zur Unterstützung satellitengestützter mit Präzisionsanflüge und Landungen mit bodengestützter Erweiterung (GBAS). Sie verfolgt das Ziel, die Reife der Technologie zur Durchführung von Präzisionsanflügen bis CAT-IIIb mit erweitertem Betriebskonzept zur reduzierten Staffelung während des Betriebs mit eingeschränkter Sicht zu zeigen. Dazu sind schwerpunktmäßig zwei Aspekte zu beachten: Einerseits der Nachweis der Reife der GBAS-Technologie für CAT-IIIb-Betrieb, sowie der technische Nachweis der Möglichkeit eines optimierten GBAS Betriebskonzeptes mit reduzierter Staffelung. Für die Reife der Technologie ist zu zeigen, dass die erzielte Leistungsfähigkeit, ausgedrückt durch Genauigkeit, Integrität, Kontinuität und Verfügbarkeit, ausreichend hoch ist. Der Betrieb mit reduzierter Staffelung mit GBAS basiert auf dem Fehlen flugbetrieblich relevanter Schutzzonen. Dazu werden die technischen Grundlagen des GBAS für CAT-I bis CAT-IIIb dargestellt und die technischen Konzepte zur Umsetzung eines GBAS für CAT-IIIb identifiziert und verglichen. In diesem Zusammenhang wird das umgesetzte Konzept der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation (ICAO) unter Nutzung von Satellitensignalen auf nur einer Trägerfrequenz (GPS L1 im GAST-D-Konzept) diskutiert und seine Vorteile identifiziert. Basierend auf den GAST-D-Leistungsfähigkeitsanforderungen wird die Bodensubsystemarchitektur abgeleitet. Im Vergleich zum früheren Ansatz von GBAS für CAT-I ergeben sich einige Veränderungen, da zur Unterstützung der erhöhten Leistungsfähigkeit gegenüber CAT-I deut-lich niedrigere Rauschniveaus der vom Bodensubsystem erzeugten Informationen notwendig sind. Diese haben Einfluss auf das nominale Systemverhalten, das deutlich vom theoretischen Verhalten abweicht. Das resultierende nominale Verhalten eines GAST-D-Bodensubsystems wird analysiert und erweiterte Modelle zur Beschreibung des Systemverhaltens abgeleitet. Mit den höheren Leistungsfähigkeitsanforderungen sind angepasste Maßnahmen zur Fehlererkennung und -berücksichtigung notwendig. Die generellen Möglichkeiten werden identifiziert und klassifiziert und hinsichtlich ihrer Wirkungsweise verglichen. Zwei Fehlerklassen des GBAS werden eingehender betrachtet. Das sind zum einen Fehler infolge Empfangs reflektierter Satellitensignale (Mehrwegeausbreitung) und Fehler infolge anomaler ionosphärischer Störungen. Die Kontrolle von Einflüssen infolge von Mehrwegeausbreitung ist essentielle Basis für das Fehlen flugbetrieblich relevanter Schutzzonen des GBAS und ist damit die Grundlage der Möglichkeit des Betriebs mit reduzierter Staffelung unter Bedingungen mit eingeschränkter Sicht. Anomale ionosphärische Störungen stellen die größte Integritätsbedro-hung des GBAS dar. Ihre Kontrolle stellt unter Verwendung nur einer Satellitensignalfrequenz eine besondere Herausforderung dar. Diese Einflüsse werden eingehend analysiert und Modelle zu ihrer Charakterisierung, sowie Schutzmaßnahmen abgeleitet. Die hohen Leistungsfähigkeitsanforderungen eines GBAS für CAT-IIIb lassen sich nicht alleinig durch Tests nachweisen. Für das Vorgehen zum Nachweis der Leistungsfähigkeit wird daher ein Ansatz vorgestellt, mit dem sich die hohen Anforderungen an Integrität und Kontinuität nachweisen lassen. Das Vorgehen zur Verifikation der Leistungsfähigkeit und die mit einem am Flughafen Toulouse/Blagnac installierten Proto-typsystem erzielten Einzelergebnisse werden dargestellt und diskutiert. Schließlich erfolgt die zusammenfassende Diskussion der erzielten Leistungsfähigkeit. Im Ergebnis konnte gezeigt werden, dass die Leistungsfähigkeit zur Unterstützung von Anflügen und Landungen bis CAT-IIIb erreicht wird. Abschließend wird der weitere Forschungsbedarf identifiziert. Diese Arbeit basiert auf Ergebnissen, die v. Verf. im Rahmen der Forschung im Single European Sky ATM Research Program für Thales erzielt wurden. Die Arbeiten waren in die erfolgreiche Validierung des entsprechenden ICAO Standards eingebunden., The present work covers the design and performance validation of a ground subsystem supporting precision approach and landing operations with a ground based augmentation system (GBAS). It aims to demonstrate the maturity of the technology to perform precision approaches down to CAT IIIb with an extended operational concept allowing for reduced separation criteria during operations under low visibility conditions (LVC). This involves special consideration of two aspects: On one hand the maturity of the used technology to support operations down to CAT IIIb has to be demonstrated. The second aspect is related to the demonstration of the technical feasibility to perform operations with reduced separation criteria under LVC. To demonstrate the technological maturity it needs to be shown, that the performance in terms of accuracy, integrity, continuity and availability is sufficiently high. The technical feasibility of operations with reduced aircraft separation is based on the demonstration of the absence of critical and sensitive zones on aircraft movement areas. The technical basis of GBAS CAT I to CAT III is provided and GBAS technical CAT III concepts are identified and compared. In this context the concept accepted by the International Civil Aviation Organisation (ICAO) is be discussed and its advantages identified. This concept is based on the usage of satellite signals using a single frequency (GAST D concept using GPS L1). Based on the required performance according to the ICAO GAST D concept a ground subsystem architecture is derived. Compared to the previous concept of a GBAS for CAT I some changes result for GAST D. In order to achieve the higher performance significantly lower noise of the information broadcast by the ground subsystem is necessary. As a result of the reduced noise level the nominal system behaviour deviates from theoretical considerations. The resulting nominal GAST D ground subsystem behaviour is analysed and extended models allowing the characterisation of the resulting behaviour are derived and are explained. With the increased performance requirements also dedicated mitigations for influences adversely affecting the system performance are needed. The general means to ensure the performance are compared with regard to their mode of functioning. Special emphasize is put on two influences. These are errors from the reception of reflected satellite signals (multipath) and errors resulting from anomalous ionospheric conditions. Multipath is of special importance with regard to the absence of critical and sensitive zones with GBAS, which in turn are the basis of operations with reduced aircraft separation under LVC. Anomalous ionospheric conditions represent the largest integrity risk for GBAS. Under usage of only a single satellite signal frequency their mitigation is especially demanding. The analysis of the aforementioned influences is provided and models allowing their characterisation and mitigation are given. Due to the high performance requirements the performance demonstration of a GBAS CAT IIIb cannot be solely based on tests. An approach to demonstrate the integrity and continuity is given. The performance verification, as well as the performance results obtained with a GAST D ground subsystem prototype installed at the airport Toulouse/Blagnac are provided and discussed. Within the summarising discussion of the achieved performance it is concluded that the achieved results confirm the feasibility to conduct approaches and landings down to CAT IIIb based on the GAST D concept. Finally GBAS related topics needing further research are identified. The present work is based on results achieved by the author within the Single European ATM Research Programme (SESAR) for Thales. This work in SESAR contributed to the successful validation of the ICAO standard.

Resilient provision of Position Navigation and Timing (PNT) data is one of the key enablers of the e-Navigation strategy of the International Maritime Organization (IMO). Currently Global Navigation Satellite Systems (GNSS) are the primary source for the determination of absolute position, velocity and time (PVT) for merchant vessel navigation. On a ship bridge a number of systems like Electronic Chart and Information Systems (ECDIS), automatic track control systems and the Automatic Identification System (AIS) are relying on that PVT provision. Nevertheless it is well known that GNSS performance can strongly degrade due to space weather events, jamming and spoofing. Especially the availability and usage of low cost jammers, so called personal privacy devices (PPD) lead to the question on how the navigation equipment onboard a vessel would perform on the presence of a PPD jammer. In the past the General Lighthouse Authorities (GLA) had conducted jamming sea trials, focusing mainly on the question, how resilient PNT provision can be assured by using a backup radio navigation system like e-LORAN. However, the potential of novel GNSS receiver technologies, which are supposed to lead to higher resilience against jamming, as well as the opportunities of multi-sensor fusion for real-time provision of PNT data on board the vessel so far have not been systematically investigated and a careful evaluation is needed in order to evaluate their performance during real maritime jamming measurement campaign. In order to address the aforementioned issues the German Aerospace Center (DLR) in cooperation with the German Federal Network Agency has allocated a civil maritime GNSS jamming testbed in the Baltic Sea. The test area is located approximately 6 nm north of the Dars peninsula with the first jamming measurement campaign in the area conducted in November 2015. The goal of the first measurement campaign was to evaluate the impact of a commercial PPD jammer on the position accuracy and the availability of the position fix of standard GPS/GNSS receivers. For that measurement campaign a PPD Jammer was mounted on the monkey deck of the tugboat AARON (length 26m, beam 8m). During the campaign the AARON was anchoring in the center of the Jamming test area, keeping a fixed position and orientation (heading). Due to some waves (wave height: 1-2m) the roll and pitch angle of the vessel was varying significantly. The applied PPD Jammer was sweeping a cw signal around the GPS L1 frequency covering a bandwidth of 17 MHz. Therefore this device was affecting both GPS L1 and Galileo E1 signal tracking, but not GLONASS L1. This enabled us the usage of GLONASS for the calculation of a highly precise PPP reference trajectory in post processing even in the direct vicinity of the Jammer. The measurement equipment was installed on the multipurpose research and diving vessel BALTIC TAUCHER II (length 29 m, beam 7 m), which was navigating around the tugboat AARON with a max. speed of 8 knots and a distance to the jammer varying from ~50m to 4000m. The vessel was equipped with three separate dual frequency GNSS antennas and receivers (Javad Delta), FOG and MEMS IMUs, gyrocompass, Doppler Velocity Log (DVL) and echo sounder. All relevant sensor measurements were provided either directly via Ethernet or via serial to Ethernet adapter to a Box PC where the measurements were processed in real-time and in parallel stored in a SQlite3 database along with corresponding time stamps. The described setup enables a record and replay functionality for further processing of the original sensor data. The system consists of a highly modular hardware platform and a Real-Time software Framework (RTF) implemented in ANSI-C++. Results: The GPS L1 based single point positioning results using the pseudorange measurements of the three GNSS receivers/antennas show large differences in both accuracy and availability. As all the three receivers were completely identical with the same firmware versions and were identically configured, the only difference is in the mounting of three corresponding antennas to be distributed throughout the vessel. Therefore the mounting environment of the antenna seems to have a relatively large impact on the position performance in the presence of a jamming signal, especially, when the jammer is located in a comparable altitude like the antennas themselves. The largest horizontal position errors in the presence pf a jamming signal were found to be ~250m. In a second step the performance of a state-of-the-art Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM) approach in the presence of a jamming signal was evaluated for all three antennas. While the availability of position results, which were declared as ‘safe’ by the RAIM algorithm, is obviously reduced, no large horizontal position errors (HPE) (>10m) were found. Moreover, the calculated horizontal protection level (HPL) was reported to be always larger than the actual HPE for the whole time period evaluated here. The preliminary results confirm that the navigator can mostly avoid getting an erroneous position fix without a warning by applying properly designed RAIM approaches. Further improvements both in accuracy and the availability of the solution are expected due to complementary behavior of spatially distributed antennas and corresponding extension of the RAIM-like methods. Finally, the performance of the corresponding integrated navigation solutions supported by inertial sensors and Doppler Velocity Log (DVL) and corresponding extensions for multiple-antenna setup should be evaluated.

Flight guidance & control systems for safety critical applications have to handle sensor failures with high reliability. Fundamental prerequisite is a statistically consistent flight state estimate of the integrated navigation system. By applying error identification techniques for sensor, model and observation errors, heuristic navigation filter tuning methods are superseded by a physically motivated approach. Further emphasis is on filter initialization, fusion of out-of-sequence observations and Kalman filter stability. Flugführungs- und Regelungssysteme für sicherheitskritische Anwendungen müssen auf Sensorfehler mit hoher Zuverlässigkeit reagieren. Wichtige Voraussetzung ist eine statistisch konsistente Flugzustandsschätzung durch das integrierte Navigationssystem. Mit der Identifikation von Sensor-, Modellierungs- und Beobachtungsfehlern wird die heuristische Herangehensweise beim Filter-Tuning durch einen physikalisch motivierten Ansatz abgelöst. Weitere Themen sind Filterinitialisierung, Fusion aus der Reihe ankommender Messungen und Kalman-Filter Stabilität.

Small scale ionospheric disturbances may cause severe radio scintillations of signals transmitted from global navigation satellite systems (GNSS). Consequently, small scale plasma irregularities may heavily degrade the performance of current GNSS such as GPS, Glonass or Galileo. The talk presents analysis results obtained primarily from two high-rate GNSS receiver stations (MSBD 01 /02) operated by the German Aerospace Center (DLR) in cooperation with the Bahir Dar University (BDU) at 11.6°N; 37.4°E. The station collects up to 50 Hz sampled raw data from which characteristic scintillation parameters such as the S4 index are deduced. The MSBD 01 receiver enables considering GPS L1, L2, and L5, GLONASS L1 and L2, and Galileo E1 and E5a frequencies since 2013. The analysis results indicate a seasonal dependence of the scintillation index with maxima around equinoxes. The scintillation index S4 may reach values up to S4=1 during sunset hours. Although the frequency range of the signals mentioned above is rather small, a frequency dependence of the scintillation strength can be deduced from the measurements. Further data analyses consider the detection of ionospheric bubbles in relation to enhanced scintillation activity and correlation studies with the MSBD 02 receiver located in the vicinity of the station mentioned above. Due to the simultaneous availability of GPS, Glonass and Galileo Systems a first attempt is made to generate scintillation maps based on ROTI and S4 measurements over the East African area.

Die Radiointerferometrie auf langen Basen (VLBI, Very Long Baseline Interferometry) ist ein Standardverfahren in der Geod��sie zur Bestimmung des himmelsfesten Referenzrahmens (CRF, Celestial Reference Frame), des erdfesten Koordinatenrahmens (TRF, Terrestrial Reference Frame) und der Erdorientierungsparameter (EOP, Earth Orientation Parameter) zur Verkn��pfung dieser beiden. Au��erdem kommt die VLBI in der Raumschiffnavigation zum Einsatz, wo in den letzten Jahren gewaltige Entwicklungen zu beobachten waren. Heutige Realisierungen des TRF kombinieren die Messungen von unterschiedlichen geod��tischen Weltraumverfahren und sind auf eine gute Verkn��pfung dieser Systeme angewiesen. F��r eine weitere Verbesserung, sowie das Ziel einer konsistenten Bestimmung des gesamten Systems aus CRF-EOP-TRF verfolgend, werden alternative Methoden zur Verkn��pfung der unterschiedlichen modernen geod��tischen Weltraumverfahren gesucht. Eine vielversprechende Methode hierf��r sind VLBI-Beobachtungen zu Satelliten. Damit soll die Verkn��pfung entweder mittels eines eigens daf��r konzipierten Satelliten oder durch direktes Anmessen von Satelliten globaler Satellitennavigationssysteme (GNSS, Global Navigation Satellite Systems) erfolgen. Herzst��ck der vorgelegten Arbeit ist eine umfassende Simulationsstudie zu geeigneten Beobachtungsstrategien, die eine Ableitung pr��ziser Stationskoordinaten im System des beobachteten Satelliten erlauben. F��r Satelliten zwischen 1000 und 20000 Kilometern Flugh��he gelingt dies mit einer Genauigkeit von wenigen Millimetern. Daf��r wird der Ansatz von Wochenl��sungen gew��hlt, d.h. ein Satellit wird von einem regionalen oder globalen Netzwerk f��r sieben Tage durchgehend beobachtet. Sollen Satelliten des GNSS beobachtet werden, ist die gew��hlte Beobachtungsstrategie nicht zielf��hrend und es wird die Kombination mit einer klassischen VLBI Kampagne zu Radioquellen bzw. die Beobachtung einer Satellitenkonstellation untersucht., Very Long Baseline Interferometry (VLBI) is a well-probed space geodetic technique used to determine the Celestial Reference Frame (CRF), the Terrestrial Reference Frame (TRF) and the Earth Orientation Parameters (EOP) in between. Alternatively, VLBI is generally used in spacecraft tracking. Today's most precise and reliable realizations of the TRF rely on the measurements of several space geodetic techniques and the corresponding inter-technique ties. For future improvement, alternative methods for connecting the various space geodetic techniques, establishing precise frame ties, are urgently needed. A promising solution is the use of VLBI satellite observations, either in combination with a so-called space tie realized by a dedicated satellite or by directly observing satellites of the Global Navigation Satellite Systems (GNSS) with VLBI. This thesis contains a detailed simulation study of VLBI observations to satellites, identifying adequate observing strategies for the precise determination of antenna positions on Earth in the satellite's system. For satellites at heights between 1000 and 20000 km, adequate observation strategies are found that allow the determination of the station coordinates at the level of a few millimeters. Hereby, the approach of weekly solutions in chosen, meaning that one satellite is observed by either a regional or a global antenna network during seven consecutive days. In the case of VLBI observations to a satellite of the GNSS, alternative observing strategies are needed. In this thesis the combination with a classical VLBI session observing extragalactic radio sources or the observation of a satellite constellation are also introduced.

Improvement and Indication of Reliability have been identified as important user needs within the e-Navigation strategy of the International Maritime Organization (IMO). This paper address the question, how these user needs can be satisfied in future with respect to resilient provision of position navigation and timing (PNT) data onboard the vessel. The idea of an onboard PNT Module is proposed as front-end between an integrated PNT system and ship-side applications like INS, AIS and ECDIS. The paper focuses on the integrity monitoring within the PNT Module. The concept is introduced and first experimental results are presented.

Franz Prattes Zsfassung in dt. und engl. Sprache Graz, Univ., Masterarb., 2012

Im Rahmen eines 3-tägigen Workshops beim DLR Oberpfaffenhofen wurde das Sender- und Empfängersystem eines akustischen Galileo-Simulators mit Hilfe von myDAQs in einer LabView-Umgebung durch die Schülergruppe selbstständig konzipiert, entwickelt, getestet und technisch realisiert.

Einleitung: Nach einer Naturkatastrophe wie z.B. dem Erdbeben in Japan im März 2011 ist es wichtig, dass die Katastrophenhilfe und insbesondere die Suche nach Verschütteten ohne Verzögerung anläuft. Dazu gehört auch eine schnelle Verfügbarkeit der Rettungskräfte vor[for full text, please go to the a.m. URL], Mainz//2011; 56. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (gmds), 6. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Epidemiologie (DGEpi)

Ill., graph. Darst.

Ill., graph. Darst.

graph. Darst.

graph. Darst.

Ill., graph. Darst.

graph. Darst.

Ill., graph. Darst.

Ill., graph. Darst.

graph. Darst.

Die Entwicklung landwirtschaftlicher Arbeitsmaschinen ist in den letzten Jahrzehnten von einer kontinuierlichen Optimierung der Arbeitsorgane sowie einer Steigerung der Baugröße, Arbeitsbreite und der installierten Leistung gekennzeichnet. In vielen Fällen wird die herkömmliche Kombination von Ackerschlepper und angebautem, austauschbarem Gerät durch spezialisierte, für eine bestimmte Arbeit ausgelegte, selbstfahrende Arbeitsmaschinen abgelöst. Dieser Trend ist bei Erntemaschinen besonders deutlich. Die Bedienung einer Erntemaschine erfordert vom Maschinenführer eine hohe Konzentration. Einerseits muss er die häufig komplexen und zahlreichen Arbeitsorgane der Maschine bedienen und überwachen. Je nach Art der Erntemaschine muss das Erntegut entweder kontinuierlich oder intermittierend an ein Transportfahrzeug während der Fahrt übergeben werden. Neben diesen Hauptfunktionen muss der Maschinenführer andererseits lenken und sicherstellen, dass die Arbeitsbreite vollständig ausgenutzt wird und keine Fehlstellen in der Bearbeitung auftreten. Die Erntevorsätze können in Deutschland bis zu 9 m, in anderen Ländern häufig sogar noch breiter sein und sind entsprechend schlecht zu überblicken. Zusätzlich muss er die Fahrgeschwindigkeit an die lokalen Erntebedingungen anpassen. Der Maschinenführer hat auch die Aufgabe, mit einem günstigen Fahrkurs einen effizienten Ernteprozess zu gewährleisten und die Maschine am Feldrand entsprechend wieder in die richtige Spur zu führen. Diese Aufgaben werden häufig sowohl durch schlechte Sichtbedingungen, bedingt durch Gegenlicht, Staub oder Dunkelheit, als auch durch Zeitdruck, hervorgerufen durch die Wetterverhältnisse und Reifezustand des Erntegutes, zusätzlich erschwert. Wird der Maschinenführer vom Lenken und der Fahrgeschwindigkeitsanpassung durch geeignete Regeleinrichtungen entlastet, kann er sich auf die Hauptfunktionen konzentrieren und die Auslastung und die Arbeitsqualität der Erntemaschine steigern. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erarbeitung von Grundlagen für automatisch geführte Erntemaschinen, die exemplarisch an einem selbstfahrenden Feldhäcksler untersucht werden. Die für die automatische Führung notwendigen Positionsdaten liefern hoch genaue Empfänger für das differenzielle Global Positioning System. Sie zeichnen sich durch eine erzielbare Ortungsgenauigkeit von wenigen Zentimetern aus und werden als einzige Positionssensoren verwendet. Das entwickelte Führungssystem gliedert sich in die Querregelung, um die seitliche Abweichung der Maschine in Bezug zu einer vorgegeben Leitlinie zu minimieren und einer kombinierten Fahrgeschwindigkeits- und Durchsatzregelung, um die Maschine trotz veränderlicher Erntebedingungen im Feld konstant auszulasten. Diesen beiden Regelaufgaben ist ein Fahrkurs übergeordnet. Es wurden Methoden entwickelt, nach denen Leitlinien für verschiedene Erntevorgänge mit einer automatisch geführten Maschine berechnet werden können. Die Querregelung basiert auf Ansätzen mit einem linearen Fahrzeugmodell. Der seitliche Versatz und die Fehlorientierung zur Leitlinie dienen als Reglereingangsgrößen. Zusätzlich werden die Fahrgeschwindigkeit und die Krümmung der Leitlinie berücksichtigt. Für die Fahrgeschwindigkeitsregelung wird angenommen, dass die ermittelte Antriebsleistung des Erntevorsatzes des Feldhäckslers ein geeignetes Maß für den Durchsatz ist. Es wurden verschiedene Verfahren untersucht, nach denen der Durchsatz mit der Fahrgeschwindigkeit geregelt werden kann. Im ersten Verfahren wurde die Soll-Fahrgeschwindigkeit direkt aus der ermittelten Antriebsleistung des Erntevorsatzes abgeleitet. Um den Zeitbedarf der Fahrgeschwindigkeitsanpassung zu reduzieren, wurde in einem zweiten Verfahren auch die Antriebsleistung, die bei der bereits geernteten Nachbarspur ortsbezogen gemessen und gespeichert wurde, herangezogen. Aus diesen Messungen wurde die zu erwartende Soll-Fahrgeschwindigkeit vor der Maschine abgeschätzt. In einem dritten Verfahren wurde die Antriebsleistung eines vorausgegangenen Arbeitsganges ortsbezogen gemessen und daraus die Soll-Fahrgeschwindigkeit der nachfolgenden, automatisch geführten Maschine berechnet. In diesem Fall sollte der Feldhäcksler Halmgut ernten, welches in einem vorangegangen Arbeitsgang mit einem Schwader zu Halmgutreihen, sogenannten Schwaden, zusammengeführt wurde. Wird bei dieser Arbeit der Leistungsbedarf und die Fahrgeschwindigkeit aufgezeichnet, so kann mit diesen Daten eine Soll-Fahrgeschwindigkeit des nachfolgenden Feldhäckslers berechnet werden. Die Regelung passt bei bekanntem Verlauf der Soll-Fahrgeschwindigkeit rechtzeitig die Fahrgeschwindigkeit an The working devices of agricultural machines have been optimised continuously in the last decades. Additionally, the size of the machines, the working width and the installed power have been increased. The common combination of a tractor and a mounted, exchangeable implement is often replaced by specialized, self-propelled machines for one definite operation. Especially for harvesters this development can be noticed. The operation of a harvester requires a high concentration of the driver. He has to operate and monitor the complex and numerous working devices. Depending on the harvester the crop has to be transferred continuously or with interrupts to a transport vehicle. Working widths of harvester headers can reach to 9 m in Germany. In other countries they can be even exceeded. The working edge of these wide headers can be surveyed badly. Therefore, it is difficult to guide the machine in that way that the whole working width is used. Furthermore, the driver has to adjust the driving speed according to the local harvesting conditions. Regarding the harvesting process the driver has to choose an efficient course inside the field and at the headland. Bad sight conditions caused by back light, dust or darkness as well as time pressure caused by weather conditions and ripeness of the crop make the drivers tasks even more difficult. If suitable control systems steer the machine and adjust the driving speed automatically, the driver can concentrate on the main functions of the harvester. Therefore, the throughput and the working quality can be increased. The aim of this thesis is to develop the basic theory for an automatic guidance for harvesters which has to be investigated with a self-propelled forage harvester in practice. It was demanded that the positioning data which are necessary for the automatic guidance are provided by receivers for the differential Global Positioning System. They have an accuracy of a few centimetres. No other navigation sensors should be used. The developed guidance system is structured in the closed loop transversal and the closed loop longitudinal control system. The lateral control reduces the lateral offset to the guidance path and the longitudinal control keeps the throughput constant in the field with varying yields. The control plan is defined by the guidance path which describes the desired driving route and the speed of the harvester. Path planning methods have been developed and investigated for different harvest operations. Path planning methods for swath harvesting and field covering operations are presented. The driving course of the swather is recorded during operation. With these data the guidance path for the forage harvester is calculated. The path allows a harvest operation in forward motion in every case, in order to avoid problems between harvester and transport vehicles at the headland. In order to plan the guidance path for a field covering harvest operation, the field is first structured into a headland and a main operation area. The headland provides the turning area. Also neighbour areas are considered which can be passed. Therefore, soil damaging turning manoeuvres can be carried out outside the field. The main operation area is divided into further areas, so that the guidance path has as many straight parts as possible. The number of turns can be reduced in this manner. The simulation of the path planning process and an automatically guided harvester shows that 20% of the turning distance and 10% of the total distance can be saved in comparison to a manually guided harvester without path planning.

The direct implementation of the maximum likelihood estimator for the time-delay estimation problem is practically intractable for navigation signals due to its complexity, especially when due to multipath reception several superimposed replica are taken into account. In particular, the complexity arises from the evaluation of the likelihood, which requires operations upon a data set of many thousand samples for each code period of the received signal. Thus within conventional navigation receivers tracking loops are used for estimating the signal parameters. Recently it has been shown that signal compression techniques can overcome the problem of computational complexity, as the likelihood function can be formulated efficiently upon a reduced data set of much smaller size compared to the original data, where the reduced data set forms a sufficient statistic for the estimated signal parameters. As a consequence, the evaluation of the likelihood becomes feasible with moderate cost, which might enable a paradigm change in terms of information handover within the receivers, as much more information can be handed over from the signal domain to the navigational part of the receiver. Within this paper a novel approach for integrating a conventional tracking loop with a likelihood evaluator is proposed. It is shown that the parameter information can be kept recursively in a data set of small size in a sequential estimation procedure by using a bank of first order IIR filters, such that an approximate posterior can be reconstructed from the filtered data set. The performance of the proposed method is assessed by computer simulations. The results show that the conventional delay lock loop is outperformed with respect to noise performance as well as with respect to the multipath bias whilst providing capabilities with respect to multipath monitoring and mitigation.