Bachelor: Geodata Science

232 - Geo Sensorik 1

Empfohlenes Studiensemester: 2

Turnus: Sommersemester

Sprachen: Deutsch

ECTS: 5

Prüfungsform: schrP oder ModA, weitere Angaben siehe SPO und Studienplan

Lehrform und SWS: SU (2SWS), Ü (2SWS)

Gesamter Workload: 150 Stunden

Präsenzzeit: 30 Stunden Seminaristischer Unterricht, 30 Stunden Übung

Selbststudium: 90 Stunden

Modulverantwortung: Prof. Dr. Carola Tiede (FK08), Prof. Dr. Jens Czaja (FK08)

Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme

  • Kenntnisse über die gebräuchlichen Geobezugssysteme und ihre Eigenschaften
  • Rechnerische Umsetzung von Systemübergängen mithilfe von Transformationen oder Projektionen
  • Anwendung erdbezogener Referenzsysteme zur Lösung von grundlegenden Navigationsaufgaben

Lernziele

Fach- und Methodenkompetenz

Die Studierenden

  • kennen verschiedene Berechnungsverfahren, die den Radiofrequenzverfahren zugrunde liegen.
  • verstehen die Funktionsweise verschiedener terrestrischer und satellitenbasierter Radiofrequenzverfahren.
  • können Geodaten mittels terrestrischer und staellitenbasierter Radiofrequenzverfahren erfassen und diese hinsichtlich Genauigkeit und Einsetzbarkeit bewerten.
  • wenden moderne Werkzeuge zur Umsetzung von Lösungskonzepten an.
  • setzen Messungen und Berechnungen eigenständig und im Team um.
  • können die Sensorik zur Geodatenerfassung sinnvoll auswählen und einsetzen.
  • sind in der Lage, die zugrundeliegenden Positionsberechnungsverfahren in Matlab umzusetzen.
  • sind sensibilisiert für einen adäquaten Umgang mit der vorgestellten Sensorik.

Inhalt

Das Modul Geo Sensorik 1 stellt Sensorik zur Positionsbestimmung und für die Navigation vor, wobei der inhaltliche Schwerpunkt auf solchen Sensoren liegt, die mittels terrestrischen oder satellitenbasierten Radiofrequenzverfahren 2D/3D-Positionen ermitteln können.

Terrestrische Radiofrequenzverfahren:

  • Verschiedene Berechnungsverfahren, um aus auf terrestrischen Radiofrequenzverfahren basierenden Sensoren, Positionen zu ermitteln: TOA, AOA, Pseudorange Positioning, direkte Methode und TDOA
  • Vorstellung Sensorik für terrestrische Radiofrequenzverfahren: UWB, Bluetooth

Satellitenbasierte Radiofrequenzverfahren:

  • Systemkomponenten und Signalstrukturen von GNSS-Systemen (GPS, GALILEO, GLONASS, BDS)
  • Übersicht Zeit- und Raumbezugssysteme
  • Grundlegende GNSS-Positionierungsverfahren mit Fokus auf kinematische Anwendungen in Echtzeit
  • Diskussion relevanter Fehlereinflüsse und Qualitätsmaße
  • Überblick über Referenzstationsnetze und Dienste (Korrekturdatendienste)
  • Vorstellung geeigneter Hard- und Softwarelösungen sowie praxisrelevanter Datenformate

In den Übungen werden mittels entsprechenden Sensoren Roh- sowie Positionsdaten erfasst und diese hinsichtlich diverser Qualitätsparameter ausgewertet (z.B. Genauigkeit, Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit) sowie deren Weiterverarbeitung anhand von Anwendungsfällen aus der Praxis geübt. Neben speziellen, auf die Sensoren abgestimmte Auswertesoftware wird zur Messdatenauswertung Matlab oder eine andere wissenschaftliche Sprache eingesetzt.

Lehrmethoden und Lernformen

Tafel, Folien, Beamer, Lehr-/Lernvideos, Gastvorträge, praktische Messungen, Diskussion, Textanalyse, Gruppenarbeit

Verwendbarkeit des Moduls

Bachelor Geodata Science

Literatur

  • Formelsammlung für den Vermessungsberuf
  • Sahinoglu et al. (2008): Ultra-wideband Positioning Systems
  • Alfio Quarteroni, Fausto Saleri, and Paula Gervasio: Scientific Computing with Matlab and Octave, Springer, ISBN 978-3-642-45367-0
  • Bauer, Manfred (2018): Vermessung und Ortung mit Satelliten, Wichmann Verlag, Berlin
  • Leick, Alfred (2015): GPS Satellite Surveying, Fourth Edition, John Wiley & Sons