Navigation und Datenfusion
Navigation and Datafusion

Modul MW0836 [NAV]

Dieses Modul wird durch Lehrstuhl für Flugsystemdynamik (Prof. Holzapfel) bereitgestellt.

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

MW0836 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Bachelor-Niveau und Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Katalog der nichtphysikalischen Wahlfächer
GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
90 h 30 h 3 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Navigation ist die hochgenaue kontinuierliche Positions-, Geschwindigkeits- und Orientierungsbestimmung bzw. -propagation eines Flug- oder Fahrzeugs aus Sensormessungen. Die Kenntnis der kinematischen Zustände einer Plattform ist für alle Führungs- und Regelungsaufgaben in luft-, land-, see- und raumgestützten Anwendungen
von fundamentaler Bedeutung. Durch die Fusion verschiedener komplementärer Navigationsmethoden in sogenannten integrierten Navigationssystemen können die Vorteile der einzelnen Technologien in einem einzigen System vereint und dabei gleichzeitig individuelle Nachteile vermieden werden.
In den Übungen werden eine Matlab-Toolbox für ein integriertes IMU/GPS Navigationssystem erarbeitet und damit die Ergebnisse der Vorlesung praktisch veranschaulicht.

Vorlesungskapitel:
-Geodäsie und Trägheitssensorik
-Trägheitsnavigation
-Fehlerfortpflanzung und Systemtheorie
-Satellitennavigation
-Datenfusion
-Integrierte Navigationssysteme

Lernergebnisse

Nach der erfolgreichen Teilnahme an der Modulveranstaltung sind die Studierenden in der Lage, sowohl die mathematische Theorie als auch die operationellen Algorithmen, welche zur Entwicklung hochgenauer integrierter Navigationssysteme benötigt werden, im Grundsatz zu verstehen.
Die Studierenden haben einen Einblick erhalten, wie Daten verschiedener Sensoren (Beschleunigungsmesser, Kreisel, GPS, Barometer, Magnetometer, optische Sensoren,...) zur Berechnung von Position, Geschwindigkeit und Lage in modernen Navigationssystemen fusioniert werden und bekommen ein Gespür für dabei auftretende Schwierigkeiten.

Voraussetzungen

Das interdisziplinäre Modul richtet sich an Studenten und Doktoranden aus verschidenen Studiengängen (Maschinenwesen, Mathematik, Elektrotechnik, Geodäsie), die sich Fachwissen im Bereich der Navigation aufbauen möchten. Voraussetzung ist das Interesse an höherer, problemangewandter Mathematik. Für den Besuch der Übung sind Vorkenntnisse in Matlab förderlich. Zum eigenständigen Bearbeiten der Übungen wird ein
Rechner mit Matlab benötigt. Zudem wird der Besuch des Moduls "Flugsystemdynamik 1" empfohlen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag
Matab-Übung:
In der Übung werden die in der Vorlesung vermittelten Inhalte praktisch angewendet und mit Hilfe von Simulationen veranschaulicht. Darüberhinaus bekommen die Teilnehmer Aufgaben gestellt. Diese können während der Übung oder freiwillig bis zur nächsten Übung bearbeitet werden. Die zur Verfügung gestellten Algorithmen können als Ausgang für eigene, weiterführende Untersuchungen verwendet werden.

Medienformen

Powerpoint-Folien, Hands-On Matlab Übung, Aufgabenblätter

Literatur

Ausführliche Vorlesungunterlagen

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Am Ende der Veranstaltung wird eine mündliche oder schriftliche Prüfung angeboten.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.