Research Projects | Positioning and Navigation

Antenna Calibration

  • 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.
    Leaders: Dr.-Ing. Tobias Kersten
    Team: Yannick Breva, Johannes Kröger
    Year: 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.
    Leaders: Dr.-Ing. Tobias Kersten
    Team: Johannes Kröger, Yannick Breva
    Year: 2018
  • Verbesserte Positionierung und Navigation durch konsistente Multi-GNSS Antennenkorrekturen
    Investigation of effects of code phase delays (GDV) on the GNSS-based positioning and navigation as well as the development of a method for an adequate comparison of different calibration results.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dipl.-Ing. Tobias Kersten
    Year: 2012
    Sponsors: BMWI | 50NA1216
  • Von der Komponentenkalibrierung zur Systemanalyse: konsistente Korrekturverfahren von Instrumentenfehlern für Multi-GNSS
    Mehrwert durch Betrachtung des Gesamtsystems
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Tobias Kersten
    Year: 2009
    Sponsors: BMWI und Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) - 50NA0903
    Lifespan: 2009-2012
  • Kalibrierung stationsspezifischer Effekte in GPS Referenzstationsnetzen
    Deterministisches Korrekturmodell für Mehrwegefehler an GNSS Referenzstationen im Land Niedersachsen.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Günter Seeber
    Team: Dipl.-Ing. Florian Dilssner
    Year: 2008
    Sponsors: Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Niedersachsen (LGLN)
  • Kalibrierung der GPS Antenne für den Radarsatelliten TanDEM-X (DLR)
    Kalibrierung von LEO GNSS Antennen für präzise LEO-Formationen
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Year: 2008

GNSS and Inertial Navigation

  • Correction of GNSS multipath effects for reliable autonomous localisation of highly automated vehicles in metropolitan areas (KOMET)
    The code range (code measurement) used in automotive applications often cannot provide the required resolution of the location due to the high measurement noise. The complex GNSS signal propagation (signal shading, multipath effects) in urban environments makes the determination of an accurate and robust positioning solution a particularly challenging task - e.g. for positioning in narrow street canyons. The research project aims to develop and implement innovative correction methods to reduce multipath effects in order to improve carrier phase-based GNSS positioning.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön, Dr.-Ing. Tobias Kersten
    Team: Dr.-Ing. Tobias Kersten, M.Sc. Fabian Ruwisch
    Year: 2020
    Sponsors: 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.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Jingyao Su, M.Sc.
    Year: 2020
    Sponsors: 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.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Lucy Icking, M.Sc.
    Year: 2019
    Sponsors: DFG
  • 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.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: M.Sc. Benjamin Tennstedt
    Year: 2018
    Sponsors: DLR
  • VeNaDU 2: Verbesserte Positionierung und Navigation durch Uhrmodellierung
    Dieses Folgeprojekt zum Vorhaben VeNaDU untersucht zum einen den Performance-Gewinn durch den Ein satz hochstabiler Atomuhren in kinematischem PPP. Zum anderen soll eine Hardware-technische Umsetzung einer miniaturisierten Atomuhr in einem Einfrequenz-Empfänger realisiert werden.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: M.Sc. Thomas Krawinkel, Dr. Ankit Jain
    Year: 2017
  • Alternative Integrity Measures Based on Interval Mathematics (GRK 2159, Topic 1)
    This project deals with the development of alternative integrity measures based on interval mathematic, fuzzy theory and imprecise random variables.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: M.Sc. Hani Dbouk
    Year: 2016
    Sponsors: DFG
  • Kinematic GNSS positioning of Low Earth Orbiters (CRC 1128, B03)
    Strengthening the accuracy of kinematic orbits of Low Earth Orbiters through an adopted Precise Point Positioning (PPP) enhanced by GNSS Receiver Clock Modeling and the concept of a Virtual Receiver is the overall objective of this project.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: M.Sc. Christoph Wallat
    Year: 2016
    Sponsors: DFG
  • Optimal Collaborative Positioning (GRK 2159, Topic 4)
    Collaborative Positioning (CP) is a promising technique in which a group of dynamic nodes (pedestrians, vehicles, etc.) equipped with different (time synchronized) sensors can increase the quality of the Positioning, Navigation and Timing (PNT) information by exchanging navigation information as well as performing measurements between nodes or to elements of the environment (urban furniture, buildings, etc.).
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: M.Sc. Nicolas Garcia Fernandez
    Year: 2016
    Sponsors: DFG
  • SIMULTAN: Integriertes Geodätisches Überwachungskonzept für Erdfall-induzierte Oberflächendeformation und Massenumlagerung - AP 3.1 (GNSS)
    Prozessorientierte Interpretation unter Nutzung geophysikalischer und geologischer Informationen und Entwicklung eines langfristigen Überwachungskonzeptes durch Anwendung eines iterativen, rückkoppelnden Optimierungsansatz.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dr.-Ing. Tobias Kersten
    Year: 2015
    Sponsors: BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung
    Lifespan: 2015-2019
  • 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.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dipl.-Ing. Le Ren
    Year: 2015
    Sponsors: DFG
  • High-Rate GNSS-Empfänger in der Flug-Navigation und -Gravimetrie
    Entwicklung einer Methodik zur Datenvorverarbeitung und zur Geschwindigkeits- und Beschleunigungsschätzung aus Trägerphasenmessungen mit hoher Abtastrate (100Hz)
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: M.Sc. Christian Bischof
    Year: 2014
    Sponsors: Bürgernahes Flugzeug Nachwuchsfond
  • Precise Point Positioning mit GPS-Einfrequenz-Empfängern und der Radom-Antenne in Raisting für das Autonome Fahren (PPP-AF)
    Teilprojekt: Bestimmung von Empfänger-Biases
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dr.-Ing. Tobias Kersten
    Year: 2014
    Sponsors: BMWi und DLR
    Lifespan: 2014-2015
  • VeNaDU: Verbesserte Positionierung und Navigation durch Uhrmodellierung
    In diesem Forschungsvorhaben sollen empfängerseitig die Vorteile moderner hochstabiler Atomuhren für die GNSS-basierte Positionierung und Navigation untersucht und innovative Konzepte zur Uhrmodellierung entwickelt werden.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: M.Sc. Thomas Krawinkel
    Year: 2013
    Sponsors: BMWi / DLR
    Lifespan: 10/2013 - 11/2016
  • Turbulence investigations and improved modelling of atmospheric refraction with VLBI and GNSS
    Improved characterization of refractivity fluctuations, determination of turbulence parameters and enhanced modelling of neutrospheric refraction effects
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dipl.-Ing. Franziska Kube
    Year: 2012
    Sponsors: DFG (SCHO 1314/3-1)
  • Bürgernahes Flugzeug
    Improvement of quality and decrease of signal loss during GNSS-based curved landing approaches as part of the development of a "Metropolitain Aircraft".
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dipl.-Ing. Franziska Kube
    Year: 2011
    Sponsors: Government of Lower Saxony
  • Navigation und Positionierung in difficult enviornments
    Analyse of High-Sensitivity GNSS Sensors
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dipl.-Ing. Olaf Bielenberg
    Year: 2011
  • Modelling physical correlation of GNSS phase observations by means of turbulence theory
    Modelling of physikal Correlations on GNSS Phase Observables using the Approach of turbulence theory
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dr.-Ing. Markus Vennebusch
    Year: 2011
    Sponsors: DFG (SCHO 1314/1-1).
  • Modeling and correction of GNSS multipath effect through Software receiver and Ray tracing
    Describing Multipath by Software receiver and Ray tracing.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: M.Sc. Marios Smyrnaios
    Year: 2011
    Sponsors: BMWI and German Aerospace Center (DLR)
  • Qualitätssicherung für permanente GNSS-Stationen
    Qualitätsmanagement an permanenten GNSS Referenzstationen in Niedersachsen.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dipl.-Ing. Nico Lindenthal
    Year: 2010
    Sponsors: Landesamt für Geoinformationen und Landentwicklung Niedersachsen (LGLN)
  • Konzepte zur Qualitätsbeschreibung in aktiven GNSS-Referenzstationsnetzen
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dipl.-Ing. Nico Lindenthal
    Year: 2009
    Sponsors: Landesamt für Geoinformationen und Landentwicklung Niedersachsen (LGLN)
  • Kalibrierung der GPS Antenne für den Radarsatelliten TanDEM-X (DLR)
    Kalibrierung von LEO GNSS Antennen für präzise LEO-Formationen
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Year: 2008
  • Investigations of distance dependent systematic effects
    Correction models for distance dependent effects in small GPS networks
    Leaders: Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: Dr.-Ing. Steffen Schön
    Year: 2006
  • Assessment of remaining systematic effects by interval mathematics
    Assessment of remaining systematic effects by interval mathematics
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Year: 2006
    Sponsors: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

QUEST

CRC 1128 (geo-Q)

  • Kinematic GNSS positioning of Low Earth Orbiters (CRC 1128, B03)
    Strengthening the accuracy of kinematic orbits of Low Earth Orbiters through an adopted Precise Point Positioning (PPP) enhanced by GNSS Receiver Clock Modeling and the concept of a Virtual Receiver is the overall objective of this project.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
    Team: M.Sc. Christoph Wallat
    Year: 2016
    Sponsors: DFG