ForschungProfessur für Positionierung und Navigation
Forschungsprojekte
High-Rate GNSS-Empfänger in der Flug-Navigation und -Gravimetrie

Forschungsprojekte aus dem Bereich Positionierung und Navigation

High-Rate GNSS-Empfänger in der Flug-Navigation und -Gravimetrie

Leitung:  Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
E-Mail:  schoen@ife.uni-hannover.de
Team:  M.Sc. Christian Bischof
Jahr:  2014
Datum:  07-08-12
Förderung:  Bürgernahes Flugzeug Nachwuchsfond
Ist abgeschlossen:  ja

Motivation

Moderne Entwicklungen der GNSS-Empfängertechnologie erlauben heute hohe Abtastraten von bis zu 100 Hz. Für die Flug-Navigation wo starke  Positionsänderungen auftreten sind hohe Update-Raten für die Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung von Interesse. Für die Flug-Gravimetrie sind zudem Beschleunigungsschätzungen aus GNSS-Trägerphasen essentiell. Ein GNSS-Empfänger als Geschwindigkeits- und Beschleunigungsmesser stellt eine kostengünstige Alternative zur Inertialsensorik dar, insbesondere aufgrund der Langzeitstabilität des Fehlerverhaltens und der direkten Ausgabe der Geschwindigkeiten und Beschleunigungen im Zielsystem, dem Navigationsrahmen. 

Darüber hinaus kann die erhöhte Abtastrate genutzt werden, um eine verbesserte Ausreißersuche in den Daten vorzunehmen, wenn Positionen mit niedrigeren zeitlichen Auflösungen verlangt werden (z.B. 1-10Hz).

Ziele

  • Charakterisierung des Messrauschens bei statischen GNSS-Messungen mit erhöhten Datenraten (> 1Hz) und Ableitung von Methoden zur Unterdrückung des Messrauschens.
  • Implementierung und Genauigkeitsanalyse geeigneter Verfahren zur Geschwindigkeits- und Beschleunigungsschätzung aus Trägerphasenmessung.

Umsetzung

Um den Mehrwert hoher Abtastraten gegenüber tieferen Abtastraten zu eruieren werden statische Messungen durchgeführt und das Rauschverhalten als Funktion der Abtastrate und der Tracking-Loop Parameter analysiert um dieses später in die Parameterschätzung einzubeziehen. In einem dynamischen Experiment mit einem mechanischen Schwingungstisch soll die Positions-, Geschwindigkeits-, und Beschleunigungsschätzung unter verschiedenen dynamischen Belastungen (10-40Hz/1-2Hz mit 0.7mm/124mm Auslenkung) und verschiedenen Tracking-Loop Einstellungen erprobt werden um die Entwicklungen zum Schluss mit realen Flugzeugdaten zu testen. Die Flugexperimente geschehen in Kooperation mit dem IFF der TU-Braunschweig.

Für die numerische Ableitung der GNSS-Trägerphasenmessungen zur Berechnung von Doppler und Dopplerraten werden verschiedene Filter untersucht, wobei ein Abwiegen von Rauschunterdrückung gegenüber Informationsverlust nötig ist.