ForschungProfessur für Positionierung und Navigation
Forschungsprojekte
VeNaDU: Verbesserte Positionierung und Navigation durch Uhrmodellierung

Forschungsprojekte aus dem Bereich Positionierung und Navigation

VeNaDU: Verbesserte Positionierung und Navigation durch Uhrmodellierung

Leitung:  Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
E-Mail:  schoen@ife.uni-hannover.de
Team:  M.Sc. Thomas Krawinkel
Jahr:  2013
Förderung:  BMWi / DLR
Laufzeit:  10/2013 - 11/2016
Ist abgeschlossen:  ja

Motivation

Uhren haben einen entscheidenden Anteil bei der GNSS-basierten Positionierung. Da Sender und Empfänger nicht synchronisiert sind, wird nur eine sogenannte Pseudo-Strecke gemessen und bei der Positionierung muss epochenweise ein Empfängeruhrfehler bestimmt werden. Alternativ können Verfahren der relativen Positionierung verwendet und die Uhrfehler beispielsweise durch Doppeldifferenzen eliminiert werden. Beide Vorgehen erlauben es sehr preisgünstige Quarzoszillatoren im Empfängersegment zu verwenden, allerdings auf Kosten der maximal erzielbaren Genauigkeit und der Tatsache, dass die Höhenkomponente immer schlechter bestimmbar ist als die Lagekomponente. Dies ist in den hohen mathematischen Korrelationen (85-99%) zwischen den Parametern Höhe und Uhr begründet. Bei einer reinen Laufzeit-/Streckenmessung wäre dies nicht der Fall, da hier bei der Auswertung kein Uhrfehler angesetzt werden müsste und ein reines Trilaterationsproblem vorläge.

Die technischen Entwicklungen der letzten Jahre stellen Uhren bereit, die Stabilitäten aufweisen, so dass aus physikalischer Sicht die Uhr nicht jede Epoche synchronisiert werden müsste. Es können somit andere Modelle der Uhr verwendet werden, die diese physikalischen Eigenschaften adäquat abbilden. Dadurch lassen sich die Ergebnisse der Positionierung und Navigation deutlich verbessern.

Ziele

Das Gesamtziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung innovativer Konzepte zur empfängerseitigen Uhrmodellierung bei Nutzung hochstabiler miniaturisierter Atomuhren. Darüber hinaus sind die daraus resultierenden Verbesserung der empfängerinternen Prozessierung der Zwischenfrequenzdaten und insbesondere die Verbesserungen der GNSS-basierten Positionierung und Navigation zu quantifizieren. Insgesamt stehen drei Forschungsaspekte im Vordergrund:

  • Verbesserung der Performance GNSS-basierter Navigation durch hochstabile Atomuhren
  • Untersuchung des Einflusses stabiler Uhren auf die Zwischenfrequenzdaten und ihre Prozessierung
  • Identifikation von restsystematiken in Trägerphasenbeobachtungen durch Uhrmodellierung