Laufende Forschungsprojekte

Terrestrische Gravimetrie

  • Optische Uhren für chronometrisches Nivellement (SFB 1464, A04)
    Wir werden das Potenzial des chronometrischen Nivellements demonstrieren, indem wir gemeinsam mit Teilprojekt A05 Höhenmessungen mit der gleichen oder sogar besseren Auflösung demonstrieren, als sie das geometrische Nivellement oder der Global Navigation Satellite System (GNSS)/Geoid-Ansatz derzeit erreichen können. Darüber hinaus wird die Methodik in Zusammenarbeit mit TerraQ-Teilprojekten eingesetzt, die gravimetrische und GNSS-Techniken nutzen, um z.B. Wasserspeichern zu überwachen. (Projekte: Terrestrische Uhrennetzwerke: Grundlagenphysik und Anwendungen (C02), Modellierung von Massenvariationen bis zu kleinen Skalen (C05), und Atmosphäre-Ozean Hintergrundmodellierung für terrestrische Gravimetrie (C06)).
    Leitung: PD Dr. Christian Lisdat, Prof. Dr. Piet O. Schmidt, Dr.-Ing. Denker
    Team: Tim Lücke, Constantin Nauk
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Quantengravimetrie (SFB 1464, A01)
    Im Rahmen von TerraQ soll die auf der Atomchip-Technologie basierende Quantengravimetrie mit Bose-Einstein-Kondensaten (BECs) etabliert und ihr Potenzial für die mobile Gravimetrie erforscht werden. Mit dem in Laufe des SFB stetig häufigeren Einsatz des Quantengravimeters QG-1 und ansteigender Leistungsfähigkeit sollen im Rahmen von Messreihen der Teilprojekte C01, A05 und C05 die praktische Anwendbarkeit der zugehörigen Methoden nachgewiesen und der Betrieb von QG-1 unter variierenden, rauen Bedingungen demonstriert werden.
    Leitung: Dr. Waldemar Herr, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller, Prof. Dr. Ernst Rasel
    Team: Nina Heine, Marat Musakaev
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Atmosphäre-Ozean Hintergrundmodellierung für terrestrische Gravimetrie (SFB 1464, C06)
    Wir werden uns auf die Entwicklung von global anwendbarer Hintergrundmodelle der Atmosphären- und Ozeandynamik für weltweit verteilte terrestrische Schweremessungen konzentrieren. Die Hintergrundmodelle werden aufgeteilt in Deformationseffekte, welche auch die lateral heterogene Rheologie der Erdkruste berücksichtigen, regionale bis globale Anziehungseffekte der atmosphärischen und ozeanischen Massen und lokale Effekte atmosphärischer Massen aus der unmittelbaren Umgebung des Sensors, die am stärksten von der lokalen topographischen Rauigkeit abhängen und die potenziell am meisten von einer möglichen Kombination mit barometrischen Beobachtungen rund um das Gravimeter profitieren könnten.
    Leitung: Dr. Henryk Dobslaw, Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dr. Kyriakos Balidakis
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Grundwassergravimetrie und QG-1 (SFB 1464, C01)
    Für das Grundwassermanagement in Mitteleuropa bietet die bodengebundene Gravimetrie ein einzigartiges Potenzial zur lokalen Überwachung zeitlicher Schwankungen des Wassergehalts im Untergrund. Das Quantengravimeter (QG-1) der LUH, welches mit Hilfe von frei-fallenden Atomen die Schwerebeschleunigung bestimmt, befindet sich in der letzten Phase der Entwicklung (A01) und soll noch 2021 für geodätische und gravimetrische Anwendungen bereit sein. Die Fähigkeiten des Absolutgravimeters QG-1 werden sowohl mit Messungen in Gebäuden, als auch bei Messkampagnen im Gelände eingesetzt und getestet. Schwerefeldvariationen durch Grundwasserveränderungen sollen mit einem Fehler von 10 nm/s² bestimmt werden.
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker, Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dinesh Chebolu
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Gravimetrische Gezeiten und Gravitationsströmungen in der Nordsee
    Die Forschungsgruppe untersucht den Gravitations- und Deformationseffekt (Neigungseffekt), der durch zeitliche Variationen der Massenverteilung in der Atmosphäre und im Meer verursacht wird. Dabei ist zwischen den direkten Newtonschen Anziehungskräften und den indirekten Effekten durch die Krustendeformation (variierende Auflasten) zu unterscheiden. Letztere gehen aufgrund der Elastizität der festen Erdkruste mit einer vertikalen Verschiebung und einer Neigung des Meeresbodens sowie der Landoberfläche, insbesondere entlang der Küste oder der Inseln, einher. Eine solche vertikale Bodenverschiebung ist mit einer absoluten Höhenänderung des Gravimeters bezügl. des Geozentrums verbunden. Die kombinierte Beobachtung von Gravitations- und Neigungsänderungen ermöglicht die Trennung von Signalen aufgrund von Anziehung und Lastdeformation.
    Leitung: Dr.-Ing. Ludger Timmen, Dr. Adelheid Weise
    Team: Dr.-Ing. Ludger Timmen, Dr. Adelheid Weise
    Jahr: 2018
    Förderung: IfE, Germany’s Excellence Strategy – EXC-2123 “QuantumFrontiers”
    Laufzeit: 2018-2021
  • Gravimetrisches Referenznetzwerk für ein 10m Atominterferometer
    Das Very Long Baseline Atom Interferometer (VLBAI) im Hannover Institute for Technology (HITec) ist ein physikalisches Experiment in dem Versuche zur Interferometrie von Atomen auf einer Fallstrecke von etwa 10m durchgeführt werden können. Diese Versuche dienen in erster Linie der Grundlagenphysik, es können aber auch gravimetrische Messungen durchgeführt werden. Aufgrund der großen Fallstrecke und dadurch lange andauernden Fallzeit wird von einer zukünftigen Genauigkeit im Bereich von 1 nm/s² ausgegangen. Bei klassischen transportablen Absolutgravimetern hingegen werden einige 10er nm/s² erreicht. Das VLBAI könnte somit eine Referenz für klassische Gravimeter darstellen. Für diese Versuche und zur Bewertung des Fehlerhaushaltes ist jedoch die Kenntnis des lokalen Schwerefeldes nötig. Dieses wird parallel zur Installation des Großgerätes und darüber hinaus durch gravimetrische Messungen und Vorwärtsmodellierung bestimmt.
    Leitung: Dr.-Ing. Manuel Schilling, Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dr.-Ing. Manuel Schilling, Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Jahr: 2017
    Förderung: IfE, SFB 1128, EXC-2123 "QuantumFrontiers"
    Laufzeit: 2017-2025
    © M. Schilling
  • A mobile absolute gravimeter based on atom interferometry for highly accurate point observations
    Atominterferometer zeigen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber inertialen Kräften. Das an der Humboldt-Universität zu Berlin entwickelte Gravimetric Atom Interferometer (GAIN) ist ein mobiles Quantengravimeter, das durch die Interaktion lasergekühlter Rb-87 Atome mit Laserlicht in einer Fontäne die quasi-kontinuierliche Messung absoluter Schwere erlaubt. Im Rahmen der Weiterentwicklung werden Supraleitgravimeter und Laser-Interferometer Absolutgravimeter, die den derzeitigen Stand der Technik darstellen, in Vergleichsmessungen zur Charakterisierung von GAIN genutzt.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller
    Team: Dr.-Ing. Manuel Schilling
    Jahr: 2012
    Förderung: DFG
    © IFE / M. Schilling
  • Gravimetrische Messungen auf der Zugspitze und am Wank (Bayerische Alpen)
    Die geodätische Überwachung von Veränderungen aufgrund des Alpenwachstums und dem Rückgang des Permafrostes erfolgt sowohl mit gravimetrischen als auch mit geometrischen Methoden. An der Zusammenarbeit sind neben dem IfE (Absolut- und Relativgravimetrie, Nivellement) auch die Bayerische Akademie der Wissenschaft (GNSS, Nivellement, Relativgrav., Wank), die TU München (Nivellement, Relativgravimetrie) und das GFZ Potsdam (Supraleitgravimetrie und permanente GNSS Station auf der Zugspitze) beteiligt.
    Leitung: Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Jahr: 2004
    Förderung: IFE, Germany’s Excellence Strategy – EXC-2123 “QuantumFrontiers”, GFZ Potsdam, TU München, Bayerische Akademie der Wissenschaften
    Laufzeit: 2004-2020

Schwerefeld- und Geoidmodellierung

  • Modellierung von Massenvariationen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung (SFB 1464, C05)
    Beobachtungen der zeitlichen Variationen des Erdschwerefeldes mittels Satellitengravimetrie, terrestrischer Gravimetrie und durch mit GNSS gemessenen Auflasteffekten erlauben einen Einblick in die regionalen Variationen und Veränderungen von Wasserspeichern auf jeweils unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen. Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Schwerefeldmodellen mit größtmöglicher räumlicher und zeitlicher Auflösung durch die konsistente Kombination der verschiedenen Beobachtungsverfahren. Diese gleichmäßige Einbeziehung der verschiedenen geodätischen Sensoren ist aufgrund der unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Sensitivität der Messsysteme eine der größten Herausforderung der Geodäsie.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Annette Eicker, Prof. Dr. Andreas Günther, Dr. Matthias Weigelt
    Team: Marvin Reich
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • COST-G: International Combination Service for Time-variable Gravity Field Solutions
    COST-G ist ein zukünftiges Produktzentrum des IGFS (International Gravity Field Service), welches das Ziel hat kombinierte monatliche Schwerefelder bereitzustellen. Hierbei werden die von den einzelnen Analysezentren berechneten Normalgleichungsmatrizen der Schwerefeldparameter aufbauend auf eigens für den Service definierten Qualitätsmerkmalen empirisch gewichtet, gelöst und validiert.
    Leitung: Prof. Jakob Flury
    Team: M.Sc. Igor Koch
    Jahr: 2019
  • Europäische Geoidberechnungen
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Jahr: 2019
    Förderung: verschiedene Landes- und Drittmittel; Unterstützung durch Internationale Assoziation für Geodäsie (IAG)
    Laufzeit: seit 1990
  • QuantumFrontiers (EXC2123) / Research Unit Relativistic Geodesy
    Leitung: Prof. Dr. Karsten Danzmann (AEI), Prof. Dr. Claus Lämmerzahl (ZARM)
    Team: Dr.-Ing. Heiner Denker u. a.
    Jahr: 2019
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • Gravity field recovery from satellite-to-satellite tracking data
    Das Institut für Erdmessung berechnet und publiziert globale monatliche Schwerefelder aus Sensordaten der Multisatellitenmission GRACE. Zentrale Aspekte der Schwerefeldbestimmung und Forschungsgegenstand dieses Projektes sind die Sensorfusion, die Modellierung von konservativen und nicht-konservativen Störkräften, die numerische Integration der Satellitenbewegung, die Anpassung von modellierten Satellitenbahnen an Beobachtungen durch iterative Schätzverfahren, sowie die Parametrisierung der Satellitenbewegung.
    Leitung: Prof. Jakob Flury
    Team: M.Sc. Igor Koch
    Jahr: 2018
    © IfE / I. Koch
  • German Combined Geoid 2016 (GCG2016)
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Jahr: 2016
  • High-resolution modeling of geoid-quasigeoid separation
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jakob Flury
    Jahr: 2013

Relativistische Geodäsie

  • Terrestrische Uhrennetzwerke: Grundlagenphysik und Anwendungen (SFB 1464, C02)
    Die stetige Verbesserung von optischen Uhren und deren Vergleich über lange Distanzen mittels Glasfaserkabel werden, besonders in TerraQ, hochgenaue terrestrische Uhrennetzwerke für Anwendungen in der Geodäsie möglich machen. Damit kann und wird sich das chronometrische Nivellement als neue geodätisch Messemethode etablieren. In diesem Projekt wird einerseits der allgemein-relativistische Formalismus für die uhrenbasierte Geodäsie in Strenge weiterentwickelt und auf Uhrennetzwerke angewendet, um die Vor- und Nachteile verschiedene Konstellationen und Messverfahren bewerten zu können. Darauf aufbauend werden die interessantesten Anwendungen von Uhrennetzwerken in der Geodäsie und der Grundlagenphysik identifiziert.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller, Prof. Dr. Claus Lämmerzahl
    Team: Marion Cepok, Asha Vincent
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Differentielles Lunar Laser Ranging
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Müller
    Team: M. Sc. Mingyue Zhang
    Jahr: 2021
    Förderung: Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder – EXC-2123 QuantumFrontiers (DFG), DLR-SI
    Laufzeit: 2021 - 2022
  • Verfeinerte Modellierung des Erde-Mond-Systems
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller
    Team: Vishwa Vijay Singh, M.Sc.
    Jahr: 2020
    Förderung: DLR-SI
    Laufzeit: 2019 - 2022
  • High-performance clock networks and their application in geodesy
    The rapid development of optical clocks and frequency transfer techniques provides the opportunity to compare clocks’ frequencies at the uncertainty level of 10-18. This will enable relativistic geodesy with the aimed accuracy of cm in terms of height. Clock networks are thus highly relevant to various geodetic applications, such as the realization of a height reference system and the determination of regional/global gravity fields. In this project, we aim to investigate the potential of high-performance clock networks and quantify their contributions to specific applications through dedicated simulations.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller
    Team: Dr.-Ing. Hu Wu
    Jahr: 2019
    Förderung: Germany’s Excellence Strategy – EXC-2123 “QuantumFrontiers” (DFG)
  • Chronometrisches Nivellement
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Dr.-Ing. Heiner Denker und weitere Mitarbeiter
    Jahr: 2019
    Förderung: verschiedene Landes- und Drittmittel sowie separate Projekte
    Laufzeit: seit 2010
  • Relativistische Untersuchungen mit LLR-Daten
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Müller
    Team: Dr.-Ing. Liliane Biskupek
    Jahr: 2019
    Förderung: Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder – EXC-2123 QuantumFrontiers (DFG)
    Laufzeit: 2019 - 2025
  • Relativistische Geodäsie in Netzen optischer Atomuhren
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jakob Flury
    Jahr: 2018
    Laufzeit: seit 2018

Satellitengravimetrie

  • Neue Messmethoden mit Laser Interferometern (SFB 1464, B01)
    Wir untersuchen eine neue Art von optischen Akzelerometern (ACC), entwickeln Laser Interferometer zur Abstandsmessung (Laser Ranging Interferometer, LRI) konzeptionell weiter um neue gravimetrische Satellitenkonstellationen zu ermöglichen und wir studieren die Winkelgeschwindigkeiten der Satelliten-Verbindungsachse, um daraus Erdschwerefeldinformationen zu gewinnen.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller, Dr. Vitali Müller
    Team: Alexey Kupriyanov, Arthur Reis
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 2021-2024
  • Hybridization of Classic and Quantum Accelerometers for Future Satellite Gravity Missions
    Using cold atom interferometry (CAI) accelerometers in the next generation of satellite gravimetry missions can provide long-term stability and precise measurements of the non-gravitational forces acting on the satellites. This allows for a reduction of systematic effects in current GRACE-FO gravity field solutions. In this project, we first aim to investigate the hybridization of quantum CAI-based and classical accelerometers for a GRACE-like mission and we discusse the performance improvement through dedicated simulations. Then we investigate different orbital configurations and mission concepts to find the optimal setting for future satellite gravimetry missions.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Müller
    Team: Dr. Alireza HosseiniArani
    Jahr: 2020
  • 3D Earth – A Dynamic Living Planet
    The goal of 3D-Earth is to establish a global 3D reference model of the crust and upper mantle based on the analysis of satellite gravity e.g. GOCE and (electro-)magnetic missions e.g. Swarm in combination with seismological models and analyse the feedback between processes in Earth’s deep mantle and the lithosphere. Selected case examples will provide the possibility to test these approaches on a global and regional scale. This will result in a framework for consistent models that will be used to link the crust and upper mantle to the dynamic mantle.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jakob Flury
    Team: Dr.-Ing. Akbar Shabanloui
    Jahr: 2017
    Förderung: ESA
    Laufzeit: 2017-2019
  • Earth System Mass Transport Mission (e.motion)
    Leitung: Jakob Flury
    Jahr: 2013

Antennenkalibrierung

  • GPS Codephasen-Variationen für GNSS-Empfangsantennen
    Neben der sehr gut bekannten Existenz von Abweichungen des Empfangszentrums von GNSS-Antennen für Trägerphasen sind gleiche Effekte auch auf der Codephase (Code Phase Variations CPV) gefunden worden. Diese Abweichungen sind stark von der Beschaffenheit und Qualität der Empfangsantennen abhängig und nehmen gerade bei Massenmarktprodukten erhebliche Abweichungen an. Der Nachweis über die Charaktersitik der Codephasen-Variationen ist besonders für Navigationsanwendungen wichtig, da zum einen die Antennen notwendigen Spezifikationen entsprechen müssen und zum anderen die Präzision des Sensors durch Berücksichtigung dieser individuellen Kalibrierwerte deutlich verberssert werden können.
    Leitung: Dr.-Ing. Tobias Kersten
    Team: Yannick Breva, Johannes Kröger
    Jahr: 2018
  • Trägerphasenvariationen (PCC) für neue GNSS-Signale
    Trägerphasenvaritionen sind überaus notwendig für die präzise GNSS-Navigation und Positionierung. Derzeit werden nur GPS L1/L2 und GLONASS L1/L2 im Rahmen der operationellen roboterbasierten Kalibierung zur Verfügung gestellt. Die Weiterentwicklung der individuellen Satellitensysteme (GPS, GLONASS) und die Entwicklung von neuen Systemen (Galileo, Beidou) erfordern die Weiterentwicklung des Kalibrierverfahrens zur Bestimmung entsprechender Parameter neuer Systeme und Frequenzen. Ziel des Projektes ist die Bereitstellung und konsistente Verarbeitung von Kalibrierwerten für GPS L5 und Galileo E1/E5 Signalen auf Basis von Kugelfunktionsentwicklungen. Erhobene Phasenpattern werden mit Kalibrierwerten anderer Institutionen vergleichen und koordiniert ausgetauscht.
    Leitung: Dr.-Ing. Tobias Kersten
    Team: Johannes Kröger, Yannick Breva
    Jahr: 2018

GNSS und Inertialnavigation

  • Interferometrische Glasfaserverbindungen (SFB 1464, A05)
    Um das chronometrische Nivellement als Routinewerkzeug für die Geodäsie zu etablieren, sind Forschung und Entwicklungen für hochpräzise Frequenzübertragung in den Bereichen Interferometrische Glasfaserverbindungen (Interferometric Fibre Links, IFLs) und Globales Navigationssatellitensystem - Frequenztransfer (GNSS-FT) erforderlich. Die Entwicklung von feldtauglichen IFLs-Geräten, ultrapräziser GNSS-FT und deren Einsatz für chronometrische Nivellements sind neue Forschungs- und Entwicklungsgebiete, die viele Anwendungen von geodätischem Interesse eröffnen werden. Unser Ziel ist es, eine chronometrische Nivellement-Kampagne zwischen Insel und Festland unter Verwendung von IFL und GNSS-FT sowie der in Teilprojekt A04 entwickelten transportablen optischen Uhr zu realisieren.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön, Dr. Gesine Grosche
    Team: Dr. Alexander Kuhl, Dr. Thomas Waterholter, Ahmed Elmaghraby
    Jahr: 2021
  • FIRST: Fingerprinting, Integrity Monitoring and Receiver Signal Processing Using Miniature Atomic Clock Technology
    Um die Performance der Bestimmung von Position, Geschwindigkeit und Zeit mittels GNSS-Messungen zu verbessern, werden heute häufig Chip Scale Atomic Clocks (CSACs) genutzt, welche dem GNSS-Empfänger ein hochstabiles Frequenzsignal zur Verfügung stellen. Die Verbesserung der Navigationslösung erfolgt bisher allerdings ausschließlich algorithmisch. In diesem Vorhaben soll nun der Einfluss von der Empfängeruhr auf die Qualität der Signalverarbeitung in einem Software-Empfänger untersucht werden, indem die internen Verarbeitungsschritte an die hohe Frequenzstabilität des CSAC-Signals angepasst werden. Zusätzlich soll die Machbarkeit des Fingerprintings mit hochstabilen Atomuhren unter verschiedenen dynamischen Bedingungen untersucht und zusätzlich Integritätsmaße für den GNSS-basierten Zeittransfer entwickelt werden.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dennis Kulemann, M. Sc., Qianwen Lin, M. Sc.
    Jahr: 2020
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
  • Korrektur von GNSS-Mehrwegeeffekten für die zuverlässige Eigenlokalisierung von hochautomatisierten Fahrzeugen in innerstädtischen Bereichen (KOMET)
    Die im Fahrzeugbereich verwendete Code-Range (Codemessung) liefert aufgrund ihres hohen Messrauschens nicht die notwendige Auflösung der Ortung. Aufgrund der komplexen GNSS-Signalausbreitung (Signalabschattung, Mehrwegeeffekte) in urbanen Umgebungen ist die Bestimmung einer genauen und robusten Positionslösung eine besondere Herausforderung - z.B. bei der Ortung in engen Straßenschluchten. Das geplante Forschungsvorhaben fokussiert sich daher auf die Entwicklung und Anwendung innovativer Korrekturverfahren zur Reduktion auftretender Mehrwegeeffekte, um die trägerphasenbasierte GNSS-Ortung zu verbessern.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön, Dr.-Ing. Tobias Kersten
    Team: Dr.-Ing. Tobias Kersten, M.Sc. Fabian Ruwisch
    Jahr: 2020
    Förderung: BMWi / TÜV Rheinland Consulting GmbH
    © Ch. Skupin (Bosch)
  • Bounding and propagating observation uncertainty with interval mathematic (GRK 2159)
    Intervals (Jaulin et al 2001) can be seen as a natural way to bound observation uncertainty in navigation systems such as GPS, IMU or optical sensors like LIDAR, since they are in principle free of any assumption about probability distributions and can thus describe adequately remaining systematic effects (Schön 2016, Schön and Kutterer 2006). In this project, we intent to experimentally investigate in more details the actual size of observation intervals.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Jingyao Su, M.Sc.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG
  • Collaborative Navigation for Smart Cities (GRK 2159)
    Global Navigation Satellite Systems (GNSS) is the only navigation sensor that provides absolute positioning. However, urban areas form the most challenging environment for GNSS to achieve a reliable position. Because of the reduced satellite visibility and disturbed signal propagation like diffraction and multipath, the resulting position has a reduced accuracy and availability. The overall research objective of this project is to reduce these shortcomings through collaboration. Therefore, similarity of multipath at different locations within streets will be studied.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Lucy Icking, M.Sc.
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG
  • QGyro: Quantum Optics Inertial Sensor Research
    In diesem Vorhaben sollen hochgenaue Quanteninertialsensoren zur Stützung konventioneller Inertialnavigationssensoren entwickelt und getestet werden, die dann in verschiedenen weiteren Entwicklungsstufen bis zu 6 Messfreiheitsgraden ausgebaut und für eine autonome Navigation eingesetzt werden können.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Schön
    Team: M.Sc. Benjamin Tennstedt, Dr.-Ing. Tobias Kersten
    Jahr: 2019
    Förderung: BMWi | Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) - 50RK1957
    Laufzeit: 2019 - 2022
  • Integrity Monitoring for Network RTK Systems
    From the advent of the satellite positioning techniques, civil users have always been trying to find a way to have more accurate and precise coordinates of their position. Differential concepts, from early days of GPS, have been considered. Applying the RTCM format, made the transmission of corrections possible from reference stations to the users. At first stage the corrections were casted to the users from one single station, which is called single RTK (Real Time Kinematic). This method is limited in some ways; degrading by increasing distance from CORS (Continuously Operating Reference Station), needed same signals at reference and rover and remaining the reference station errors. For compensating these shortages, the Network RTK concept appeared. In NRTK the corrections are produced using a network (at least three) of reference stations. The concept of Precise Point Positioning (PPP) is currently associated with global networks. Precise orbit and clock solutions are used to enable absolute positioning of a single receiver. However, it is restricted in ambiguity resolution, in convergence time and in accuracy. Precise point positioning based on RTK networks (PPP-RTK) overcomes these limitations and gives centimeter-accuracy in a few seconds.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Ali Karimidoona, M. Sc.
    Jahr: 2018
    Förderung: DAAD
  • Entwicklung und Test einer für Quantensensoren adäquaten Berechnungsstrategie für die Inertialnavigation
    Durch neue Messprinzipien haben Quantensensoren signifikante Verbesserungen in Stabilität und Genauigkeit bei der Erfassung von inertialen Einflüssen erzielt. Anstelle mechanischer Federsysteme in Beschleunigungsmessern oder durch einen Faserkreisel oder Ringresonator umschlossene Flächen in Lasergyroskopen sind in Quantensensoren die Skalenfaktoren an atomare Übergänge gebunden und auf Frequenzmessungen zurückzuführen. Die alternativen Messverfahren und hohen Sensitivitäten der Quantensensoren erfordern eine adäquate Auswertestrategie, die sich von der klassischen Herangehensweise der Inertialnavigation unterscheidet. Ziel der Studie ist die Entwicklung und der Test einer entsprechenden Berechnungsstrategie, die gezielt die Anwendbarkeit der einzelnen Berechnungsschritte bei der Quanteninertialnavigation überprüft, und geeignete Alternativen, beispielsweise bei der Integrationsdynamik oder geschätzten Systemparametern, vorschlägt.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: M.Sc. Benjamin Tennstedt
    Jahr: 2018
    Förderung: DLR
  • VeNaDU 2: Verbesserte Positionierung und Navigation durch Uhrmodellierung
    Dieses Folgeprojekt zum Vorhaben VeNaDU untersucht zum einen den Performance-Gewinn durch den Einsatz hochstabiler Atomuhren in kinematischem PPP. Zum anderen soll eine Hardware-technische Umsetzung einer miniaturisierten Atomuhr in einem Einfrequenz-Empfänger realisiert werden.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dr.-Ing. Thomas Krawinkel, Dr. Ankit Jain
    Jahr: 2017
  • Improved GPS data analysis for the Swarm constellation
    New concepts for GPS observation data quality assessment and positioning should be developed and evaluated taking advantage of variable geometries in the Swarm constellation.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dipl.-Ing. Le Ren
    Jahr: 2015
    Förderung: DFG

Lunar Laser Ranging (LLR)

Weltraumsensorik

  • Modellierung mit Quantensensoren gestützter Satellitenmissionen
    Dieses Projekt beschreibt den den Einsatz von Beschleunigungsmessern auf Grundlage von Atominterferometern in Schwerefeldsatellitenmissionen. Es wird sowohl der Ersatz klassischer elektrostatischer Beschleunigungsmesser durch Quantensensoren als auch die Kombination beider Sensorarten in einem Hybridsystem untersucht.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller
    Team: M.Sc. Annike Knabe, Dr.-Ing. Hu Wu, Dr.-Ing. Manuel Schilling
    Jahr: 2019
    Förderung: DLR
    © Schilling
  • Interactions of Low-orbiting Satellites with the Surrounding Ionosphere and Thermosphere Part II (INSIGHT II)
    In unserem Institut stellen wir reduzierte und kalibrierte Schwarm-Beschleunigungssensoren für die ESA Swarm-Datenverarbeitungskette zur Verfügung, die die Grundlage für die Bestimmung der thermosphärischen Dichte bilden. Dazu gehört auch die Kalibrierung des Beschleunigungssensors durch präzise Bahnbestimmung von Schwarm-Satelliten.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jakob Flury
    Team: Dr.-Ing. Akbar Shabanloui
    Jahr: 2018
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 2018-2021
  • Swarm ESL/DISC: Support to accelerometer data analysis and processing
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jakob Flury
    Team: Dr.-Ing. Sergiy Svitlov, Dr.-Ing. Akbar Shabanloui
    Jahr: 2016
    Förderung: ESA (DTU Space)
    Laufzeit: 2016-2020

EXC-2123 QuantumFrontiers

  • Differentielles Lunar Laser Ranging
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Müller
    Team: M. Sc. Mingyue Zhang
    Jahr: 2021
    Förderung: Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder – EXC-2123 QuantumFrontiers (DFG), DLR-SI
    Laufzeit: 2021 - 2022
  • Relativistische Untersuchungen mit LLR-Daten
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Müller
    Team: Dr.-Ing. Liliane Biskupek
    Jahr: 2019
    Förderung: Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder – EXC-2123 QuantumFrontiers (DFG)
    Laufzeit: 2019 - 2025

CRC 1464 (TerraQ)

  • Gravitationsfeldlösung durch Ausschöpfung des vollen Potentials der GRACE Follow-On Mission (SFB 1464, C04)
    Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, die Daten der GRACE und GRACE-FO Satellitenmissionen optimal auszuwerten. Mit diesen Daten sollen die zeitlichen Variationen auf Monats- bis Tagesebene des Schwerefeldes mit bestmöglicher Auflösung bestimmt werden.
    Leitung: Dr. Matthias Weigelt, Prof. Dr.-Ing. Torsten Mayer-Gürr
    Team: Sahar Ebadi
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Terrestrische Uhrennetzwerke: Grundlagenphysik und Anwendungen (SFB 1464, C02)
    Die stetige Verbesserung von optischen Uhren und deren Vergleich über lange Distanzen mittels Glasfaserkabel werden, besonders in TerraQ, hochgenaue terrestrische Uhrennetzwerke für Anwendungen in der Geodäsie möglich machen. Damit kann und wird sich das chronometrische Nivellement als neue geodätisch Messemethode etablieren. In diesem Projekt wird einerseits der allgemein-relativistische Formalismus für die uhrenbasierte Geodäsie in Strenge weiterentwickelt und auf Uhrennetzwerke angewendet, um die Vor- und Nachteile verschiedene Konstellationen und Messverfahren bewerten zu können. Darauf aufbauend werden die interessantesten Anwendungen von Uhrennetzwerken in der Geodäsie und der Grundlagenphysik identifiziert.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller, Prof. Dr. Claus Lämmerzahl
    Team: Marion Cepok, Asha Vincent
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Optische Uhren für chronometrisches Nivellement (SFB 1464, A04)
    Wir werden das Potenzial des chronometrischen Nivellements demonstrieren, indem wir gemeinsam mit Teilprojekt A05 Höhenmessungen mit der gleichen oder sogar besseren Auflösung demonstrieren, als sie das geometrische Nivellement oder der Global Navigation Satellite System (GNSS)/Geoid-Ansatz derzeit erreichen können. Darüber hinaus wird die Methodik in Zusammenarbeit mit TerraQ-Teilprojekten eingesetzt, die gravimetrische und GNSS-Techniken nutzen, um z.B. Wasserspeichern zu überwachen. (Projekte: Terrestrische Uhrennetzwerke: Grundlagenphysik und Anwendungen (C02), Modellierung von Massenvariationen bis zu kleinen Skalen (C05), und Atmosphäre-Ozean Hintergrundmodellierung für terrestrische Gravimetrie (C06)).
    Leitung: PD Dr. Christian Lisdat, Prof. Dr. Piet O. Schmidt, Dr.-Ing. Denker
    Team: Tim Lücke, Constantin Nauk
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Interferometrische Glasfaserverbindungen (SFB 1464, A05)
    Um das chronometrische Nivellement als Routinewerkzeug für die Geodäsie zu etablieren, sind Forschung und Entwicklungen für hochpräzise Frequenzübertragung in den Bereichen Interferometrische Glasfaserverbindungen (Interferometric Fibre Links, IFLs) und Globales Navigationssatellitensystem - Frequenztransfer (GNSS-FT) erforderlich. Die Entwicklung von feldtauglichen IFLs-Geräten, ultrapräziser GNSS-FT und deren Einsatz für chronometrische Nivellements sind neue Forschungs- und Entwicklungsgebiete, die viele Anwendungen von geodätischem Interesse eröffnen werden. Unser Ziel ist es, eine chronometrische Nivellement-Kampagne zwischen Insel und Festland unter Verwendung von IFL und GNSS-FT sowie der in Teilprojekt A04 entwickelten transportablen optischen Uhr zu realisieren.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön, Dr. Gesine Grosche
    Team: Dr. Alexander Kuhl, Dr. Thomas Waterholter, Ahmed Elmaghraby
    Jahr: 2021
  • Modellierung von Massenvariationen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung (SFB 1464, C05)
    Beobachtungen der zeitlichen Variationen des Erdschwerefeldes mittels Satellitengravimetrie, terrestrischer Gravimetrie und durch mit GNSS gemessenen Auflasteffekten erlauben einen Einblick in die regionalen Variationen und Veränderungen von Wasserspeichern auf jeweils unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen. Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Schwerefeldmodellen mit größtmöglicher räumlicher und zeitlicher Auflösung durch die konsistente Kombination der verschiedenen Beobachtungsverfahren. Diese gleichmäßige Einbeziehung der verschiedenen geodätischen Sensoren ist aufgrund der unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Sensitivität der Messsysteme eine der größten Herausforderung der Geodäsie.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Annette Eicker, Prof. Dr. Andreas Günther, Dr. Matthias Weigelt
    Team: Marvin Reich
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Quantengravimetrie (SFB 1464, A01)
    Im Rahmen von TerraQ soll die auf der Atomchip-Technologie basierende Quantengravimetrie mit Bose-Einstein-Kondensaten (BECs) etabliert und ihr Potenzial für die mobile Gravimetrie erforscht werden. Mit dem in Laufe des SFB stetig häufigeren Einsatz des Quantengravimeters QG-1 und ansteigender Leistungsfähigkeit sollen im Rahmen von Messreihen der Teilprojekte C01, A05 und C05 die praktische Anwendbarkeit der zugehörigen Methoden nachgewiesen und der Betrieb von QG-1 unter variierenden, rauen Bedingungen demonstriert werden.
    Leitung: Dr. Waldemar Herr, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller, Prof. Dr. Ernst Rasel
    Team: Nina Heine, Marat Musakaev
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Atmosphäre-Ozean Hintergrundmodellierung für terrestrische Gravimetrie (SFB 1464, C06)
    Wir werden uns auf die Entwicklung von global anwendbarer Hintergrundmodelle der Atmosphären- und Ozeandynamik für weltweit verteilte terrestrische Schweremessungen konzentrieren. Die Hintergrundmodelle werden aufgeteilt in Deformationseffekte, welche auch die lateral heterogene Rheologie der Erdkruste berücksichtigen, regionale bis globale Anziehungseffekte der atmosphärischen und ozeanischen Massen und lokale Effekte atmosphärischer Massen aus der unmittelbaren Umgebung des Sensors, die am stärksten von der lokalen topographischen Rauigkeit abhängen und die potenziell am meisten von einer möglichen Kombination mit barometrischen Beobachtungen rund um das Gravimeter profitieren könnten.
    Leitung: Dr. Henryk Dobslaw, Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dr. Kyriakos Balidakis
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Grundwassergravimetrie und QG-1 (SFB 1464, C01)
    Für das Grundwassermanagement in Mitteleuropa bietet die bodengebundene Gravimetrie ein einzigartiges Potenzial zur lokalen Überwachung zeitlicher Schwankungen des Wassergehalts im Untergrund. Das Quantengravimeter (QG-1) der LUH, welches mit Hilfe von frei-fallenden Atomen die Schwerebeschleunigung bestimmt, befindet sich in der letzten Phase der Entwicklung (A01) und soll noch 2021 für geodätische und gravimetrische Anwendungen bereit sein. Die Fähigkeiten des Absolutgravimeters QG-1 werden sowohl mit Messungen in Gebäuden, als auch bei Messkampagnen im Gelände eingesetzt und getestet. Schwerefeldvariationen durch Grundwasserveränderungen sollen mit einem Fehler von 10 nm/s² bestimmt werden.
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker, Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dinesh Chebolu
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Neue Messmethoden mit Laser Interferometern (SFB 1464, B01)
    Wir untersuchen eine neue Art von optischen Akzelerometern (ACC), entwickeln Laser Interferometer zur Abstandsmessung (Laser Ranging Interferometer, LRI) konzeptionell weiter um neue gravimetrische Satellitenkonstellationen zu ermöglichen und wir studieren die Winkelgeschwindigkeiten der Satelliten-Verbindungsachse, um daraus Erdschwerefeldinformationen zu gewinnen.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller, Dr. Vitali Müller
    Team: Alexey Kupriyanov, Arthur Reis
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 2021-2024