Beitrag zur Integration von Multi-Constellation GNSS in die Fahrzeuglokalisierung:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Braunschweig
TU Braunschweig, Institut für Flugführung
[2021]
|
| Schriftenreihe: | Forschungsbericht / Niedersächsisches Forschungszentrum für Luftfahrt
2021-12 Berichte aus der Luft- und Raumfahrt |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XXII, 140 Seiten Illustrationen 19.5 cm x 14.5 cm, 500 g |
| ISBN: | 9783947623419 3947623410 |
Internformat
MARC
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| 502 | |b Dissertation |c Technischen Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig |d 2020 | ||
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT
I
KURZFASSUNG
HI
ABSTRACT
V
INHALTSVERZEICHNIS
X
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
XI
SYMBOLVERZEICHNIS
XV
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
XIX
TABELLENVERZEICHNIS
XXI
1.
EINLEITUNG
1
1.1.
MOTIVATION
UND
HYPOTHESEN
............................................................
3
1.2.
AUFBAU
DER
ARBEIT
................................................................................
4
2.
GRUNDLAGEN
DER
SATELLITENNAVIGATION
IM
AUTOMOBIL
5
2.1.
BEGRIFFSDEFINITIONEN:
ORTUNG,
LOKALISIERUNG,
POSITIONSBESTIMMUNG,
NAVIGATION
UND
POSITIONIERUNG
..........................................................
5
2.2.
AUFBAU
DER
SATELLITENNAVIGATIONSSYSTEME
.........................................
6
2.2.1.
WELTRAUMSEGMENT
..................................................................
8
2.2.2.
BODENSEGMENT
.......................................................................
10
2.2.3.
NUTZERSEGMENT
.......................................................................
11
2.3.
MULTI-CONSTELLATION
GNSS
..................................................................
13
2.4.
MULTI-FREQUENCY
GNSS
.....................................................................
16
2.5.
POSITIONSBESTIMMUNG
MIT
GNSS
.......................................................
16
2.5.1.
CODEMESSUNG
.......................................................................
16
2.5.2.
TRAEGERPHASENMESSUNG
..........................................................
18
2.6.
GESCHWINDIGKEITSBESTIMMUNG
.........................................................
19
2.7.
FEHLEREINFLUESSE
..................................................................................
20
2.7.1.
EPHEMERIDENFEHLER
................................................................
20
VIII
I
NHALTSVERZEICHNIS
2.7.2.
SATELLITENUHRENFEHLER
............................................................
20
2.7.3.
VERZOEGERUNGEN
AUF
DEM
SIGNALPFAD
.......................................
21
2.7.4.
UEBERSICHT
FEHLERBUDGET
..........................................................
24
2.8.
DIFFERENZIAL-MESSVERFAHREN
...............................................................
25
2.9.
EMPFAENGERAUFBAU
.............................................................................
26
2.10.
INTEGRATION
VON
FAHRZEUGDATEN
..........................................................
27
2.10.1.
INERTIALSENSORIK
.....................................................................
27
2.10.2.
RADDREHZAHLSENSOR
...............................................................
28
2.11.
KOPPLUNGSSTUFEN
................................................................................
28
2.11.1.
LOSE
KOPPLUNG
.......................................................................
29
2.11.2.
ENGE
KOPPLUNG
.......................................................................
29
2.11.3.
TIEFE
KOPPLUNG
.....................................................................
31
3.
STAND
DER
TECHNIK
33
3.1.
LOKALISIERUNGSSYSTEME
.......................................................................
33
3.1.1.
ENTWICKLUNG
UND
KONZEPTE
....................................................
33
3.1.2.
KOMMERZIELLE
SYSTEME
..........................................................
36
3.2.
STAND
DER
FORSCHUNG
..........................................................................
38
3.2.1.
INSTITUTSINTERNE
ENTWICKLUNGEN
............................................
39
3.2.2.
ENG
GEKOPPELTE
SYSTEME
.......................................................
40
3.2.3.
MC-GNSS
...............................................................................
41
3.2.4.
MC-GNSS
IN
ENG
GEKOPPELTEN
SYSTEMEN
..............................
41
3.3.
FAZIT
..................................................................................................
42
4.
ANFORDERUNGEN
AN
LOKALISIERUNGSSYSTEME
45
4.1.
STANDARDS
AUS
DER
LUFTFAHRT
...............................................................
45
4.1.1.
ALLGEMEINE
ANFORDERUNGEN
AN
NAVIGATIONSSYSTEME
..............
46
4.1.2.
EINORDNUNG
VON
BESTEHENDEN
NAVIGATIONSPRINZIPIEN
....
49
4.2.
STANDARDS
AUS
DEM
AUTOMOBILEN
BEREICH
.........................................
50
4.3.
ANFORDERUNGEN
AUS
DER
ANWENDUNG
IM
AUTOMOBILEN
BEREICH
....
51
4.3.1.
ANWENDUNGSEBENEN
IN
EINEM
AUTOMATISIERTEN
FAHRZEUG
.
.
52
4.3.2.
UMFELDBEDINGUNGEN
............................................................
54
4.4.
EINORDNUNG
DES
SYSTEMS
UND
ANFORDERUNGEN
AN
REALISTISCHE
APPLI
KATIONEN
....................................................................................
56
5.
INTEGRATION
VON
MC-GNSS
IN
DIE
FILTERSTRUKTUREN
59
5.1.
KLASSISCHES
ENG
GEKOPPELTES
SYSTEM
MIT
MC-GNSS
........................
59
5.1.1.
ERWEITERUNG
AUF
MC-GNSS
....................................................
60
5.1.2.
MODULARE
AKTUALISIERUNG
DES
SYSTEMZUSTANDS
......................
61
I
NHALTSVERZEICHNIS
IX
5.1.3.
KOMBINIERTE
VARIANTE
............................................................
63
5.1.4.
AUSWAHL
DER
GNSS
..................................................................
64
5.2.
DATENVERARBEITUNG
DER
INTEGRIERTEN
ENG
GEKOPPELTE
ORTUNGSFUSION
.
65
5.2.1.
STRAPDOWN-RECHNUNG
............................................................
66
5.2.2.
ZEITDISKRETES
KALMAN-FILTER
..................................................
67
5.2.3.
INDIREKTES
KALMAN-FILTER
.......................................................
69
5.2.4.
AUFBAU
DER
FUSION
..................................................................
71
5.2.5.
KALMAN-FILTER
IM
FEHLERZUSTANDSRAUM
.................................
75
5.2.6.
AKTUALISIERUNG
UND
MODELLIERUNG
DER
UHRENFEHLERZUSTANDS
SCHAETZUNG
....................................................................
77
5.2.7.
INTEGRATION
DES
UHRENFEHLERSCHAETZERS
FUER
MC-GNSS
............
78
6.
SYSTEMAUFBAU
83
6.1.
MESSAUFBAU
........................................................................................
83
6.1.1.
REFERENZSYSTEM
.......................................................................
85
6.1.2.
SOFTWARE
ZUR
DATENVERARBEITUNG
............................................
85
6.2.
VORVERARBEITUNG
UND
SYNCHRONISATION
DER
DATEN
.............................
86
6.2.1.
SENSORFEHLERSCHAETZER
IMU
....................................................
87
6.2.2.
SENSORFEHLERSCHAETZER
RADDREHZAHLSENSOREN
.........................
88
6.2.3.
VORVERARBEITUNG
DER
GNSS-DATEN
.........................................
88
7.
SYSTEMVALIDIERUNG
91
7.1.
ROUTE
...................................................................................................
91
7.2.
SATELLITENVERFUEGBARKEIT
.......................................................................
94
7.3.
FUSIONSERGEBNISSE
.............................................................................
97
7.3.1.
GPS
IM
VERGLEICH
MIT
MC-GNSS
BEI
KLASSISCHER
KOPPLUNG
.
99
7.3.2.
KLASSISCHE
KOPPLUNG
MIT
VARIANTEN
DER
INTERSYSTEMFEHLER
KOMPENSATION
..............................................................
103
7.3.3.
MODULARE
KOPPLUNG
MIT
VARIANTEN
DER
INTERSYSTEMFEHLER
KOMPENSATION
..............................................................
107
7.3.4.
VERGLEICH
VON
MODULARER
UND
KLASSISCHER
KOPPLUNG
...........
111
7.3.5.
INTERSYSTEMFEHLER
IM
VERGLEICH
..............................................
113
7.4.
DISKUSSION
UND
ZUSAMMENFASSUNG
DER
VERSUCHSERGEBNISSE
...........
115
8.
ZUSAMMENFASSUNG
117
8.1.
ANALYSE
DER
ERGEBNISSE
UNTER
BETRACHTUNG
DER
ANFORDERUNGEN
.
.
.
117
8.2.
ANALYSE
DER
ERGEBNISSE
UNTER
BETRACHTUNG
DER
HYPOTHESEN
...........
118
8.3.
FAZIT
.....................................................................................................
118
8.4.
AUSBLICK
................................................................................................
119
X
I
NHALTSVERZEICHNIS
ANHANG
121
A.
SCHWELLWERTANALYSE
123
A.L.
KLASSISCH
GPS
.......................................................................................
123
A.2.
MODULAR
GPS
.......................................................................................
124
A.3.
KLASSISCH
MC-GNSS
............................................................................
125
A.3.1.
ISB
SYSTEM
...............................................................................
125
A.3.2.
GESCHAETZTE
UHR
..........................................................................
125
A.3.3.
GESCHAETZTER
ISB
.......................................................................
126
A.4.
MODULAR MC-GNSS
..............................................................................
127
A.4.1.
ISB
SYSTEM
...............................................................................
127
A.4.2.
GESCHAETZTE
UHR
..........................................................................
128
A.4.3.
GESCHAETZTER
ISB
.......................................................................
129
LITERATURVERZEICHNIS
131
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT
I
KURZFASSUNG
HI
ABSTRACT
V
INHALTSVERZEICHNIS
X
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
XI
SYMBOLVERZEICHNIS
XV
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
XIX
TABELLENVERZEICHNIS
XXI
1.
EINLEITUNG
1
1.1.
MOTIVATION
UND
HYPOTHESEN
.
3
1.2.
AUFBAU
DER
ARBEIT
.
4
2.
GRUNDLAGEN
DER
SATELLITENNAVIGATION
IM
AUTOMOBIL
5
2.1.
BEGRIFFSDEFINITIONEN:
ORTUNG,
LOKALISIERUNG,
POSITIONSBESTIMMUNG,
NAVIGATION
UND
POSITIONIERUNG
.
5
2.2.
AUFBAU
DER
SATELLITENNAVIGATIONSSYSTEME
.
6
2.2.1.
WELTRAUMSEGMENT
.
8
2.2.2.
BODENSEGMENT
.
10
2.2.3.
NUTZERSEGMENT
.
11
2.3.
MULTI-CONSTELLATION
GNSS
.
13
2.4.
MULTI-FREQUENCY
GNSS
.
16
2.5.
POSITIONSBESTIMMUNG
MIT
GNSS
.
16
2.5.1.
CODEMESSUNG
.
16
2.5.2.
TRAEGERPHASENMESSUNG
.
18
2.6.
GESCHWINDIGKEITSBESTIMMUNG
.
19
2.7.
FEHLEREINFLUESSE
.
20
2.7.1.
EPHEMERIDENFEHLER
.
20
VIII
I
NHALTSVERZEICHNIS
2.7.2.
SATELLITENUHRENFEHLER
.
20
2.7.3.
VERZOEGERUNGEN
AUF
DEM
SIGNALPFAD
.
21
2.7.4.
UEBERSICHT
FEHLERBUDGET
.
24
2.8.
DIFFERENZIAL-MESSVERFAHREN
.
25
2.9.
EMPFAENGERAUFBAU
.
26
2.10.
INTEGRATION
VON
FAHRZEUGDATEN
.
27
2.10.1.
INERTIALSENSORIK
.
27
2.10.2.
RADDREHZAHLSENSOR
.
28
2.11.
KOPPLUNGSSTUFEN
.
28
2.11.1.
LOSE
KOPPLUNG
.
29
2.11.2.
ENGE
KOPPLUNG
.
29
2.11.3.
TIEFE
KOPPLUNG
.
31
3.
STAND
DER
TECHNIK
33
3.1.
LOKALISIERUNGSSYSTEME
.
33
3.1.1.
ENTWICKLUNG
UND
KONZEPTE
.
33
3.1.2.
KOMMERZIELLE
SYSTEME
.
36
3.2.
STAND
DER
FORSCHUNG
.
38
3.2.1.
INSTITUTSINTERNE
ENTWICKLUNGEN
.
39
3.2.2.
ENG
GEKOPPELTE
SYSTEME
.
40
3.2.3.
MC-GNSS
.
41
3.2.4.
MC-GNSS
IN
ENG
GEKOPPELTEN
SYSTEMEN
.
41
3.3.
FAZIT
.
42
4.
ANFORDERUNGEN
AN
LOKALISIERUNGSSYSTEME
45
4.1.
STANDARDS
AUS
DER
LUFTFAHRT
.
45
4.1.1.
ALLGEMEINE
ANFORDERUNGEN
AN
NAVIGATIONSSYSTEME
.
46
4.1.2.
EINORDNUNG
VON
BESTEHENDEN
NAVIGATIONSPRINZIPIEN
.
49
4.2.
STANDARDS
AUS
DEM
AUTOMOBILEN
BEREICH
.
50
4.3.
ANFORDERUNGEN
AUS
DER
ANWENDUNG
IM
AUTOMOBILEN
BEREICH
.
51
4.3.1.
ANWENDUNGSEBENEN
IN
EINEM
AUTOMATISIERTEN
FAHRZEUG
.
.
52
4.3.2.
UMFELDBEDINGUNGEN
.
54
4.4.
EINORDNUNG
DES
SYSTEMS
UND
ANFORDERUNGEN
AN
REALISTISCHE
APPLI
KATIONEN
.
56
5.
INTEGRATION
VON
MC-GNSS
IN
DIE
FILTERSTRUKTUREN
59
5.1.
KLASSISCHES
ENG
GEKOPPELTES
SYSTEM
MIT
MC-GNSS
.
59
5.1.1.
ERWEITERUNG
AUF
MC-GNSS
.
60
5.1.2.
MODULARE
AKTUALISIERUNG
DES
SYSTEMZUSTANDS
.
61
I
NHALTSVERZEICHNIS
IX
5.1.3.
KOMBINIERTE
VARIANTE
.
63
5.1.4.
AUSWAHL
DER
GNSS
.
64
5.2.
DATENVERARBEITUNG
DER
INTEGRIERTEN
ENG
GEKOPPELTE
ORTUNGSFUSION
.
65
5.2.1.
STRAPDOWN-RECHNUNG
.
66
5.2.2.
ZEITDISKRETES
KALMAN-FILTER
.
67
5.2.3.
INDIREKTES
KALMAN-FILTER
.
69
5.2.4.
AUFBAU
DER
FUSION
.
71
5.2.5.
KALMAN-FILTER
IM
FEHLERZUSTANDSRAUM
.
75
5.2.6.
AKTUALISIERUNG
UND
MODELLIERUNG
DER
UHRENFEHLERZUSTANDS
SCHAETZUNG
.
77
5.2.7.
INTEGRATION
DES
UHRENFEHLERSCHAETZERS
FUER
MC-GNSS
.
78
6.
SYSTEMAUFBAU
83
6.1.
MESSAUFBAU
.
83
6.1.1.
REFERENZSYSTEM
.
85
6.1.2.
SOFTWARE
ZUR
DATENVERARBEITUNG
.
85
6.2.
VORVERARBEITUNG
UND
SYNCHRONISATION
DER
DATEN
.
86
6.2.1.
SENSORFEHLERSCHAETZER
IMU
.
87
6.2.2.
SENSORFEHLERSCHAETZER
RADDREHZAHLSENSOREN
.
88
6.2.3.
VORVERARBEITUNG
DER
GNSS-DATEN
.
88
7.
SYSTEMVALIDIERUNG
91
7.1.
ROUTE
.
91
7.2.
SATELLITENVERFUEGBARKEIT
.
94
7.3.
FUSIONSERGEBNISSE
.
97
7.3.1.
GPS
IM
VERGLEICH
MIT
MC-GNSS
BEI
KLASSISCHER
KOPPLUNG
.
99
7.3.2.
KLASSISCHE
KOPPLUNG
MIT
VARIANTEN
DER
INTERSYSTEMFEHLER
KOMPENSATION
.
103
7.3.3.
MODULARE
KOPPLUNG
MIT
VARIANTEN
DER
INTERSYSTEMFEHLER
KOMPENSATION
.
107
7.3.4.
VERGLEICH
VON
MODULARER
UND
KLASSISCHER
KOPPLUNG
.
111
7.3.5.
INTERSYSTEMFEHLER
IM
VERGLEICH
.
113
7.4.
DISKUSSION
UND
ZUSAMMENFASSUNG
DER
VERSUCHSERGEBNISSE
.
115
8.
ZUSAMMENFASSUNG
117
8.1.
ANALYSE
DER
ERGEBNISSE
UNTER
BETRACHTUNG
DER
ANFORDERUNGEN
.
.
.
117
8.2.
ANALYSE
DER
ERGEBNISSE
UNTER
BETRACHTUNG
DER
HYPOTHESEN
.
118
8.3.
FAZIT
.
118
8.4.
AUSBLICK
.
119
X
I
NHALTSVERZEICHNIS
ANHANG
121
A.
SCHWELLWERTANALYSE
123
A.L.
KLASSISCH
GPS
.
123
A.2.
MODULAR
GPS
.
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.
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