Die Entwicklung eines Ortungsverfahrens zur präzsisen Flugbahnvermessung mittels miniaturisierter GNSS (GPS) Empfänger ist das erste Ziel der vorliegenden Arbeit. Hierbei gilt es eine Möglichkeit zu schaffen, hohe relative Präzision zu erreichen, ohne dabei auf einen zweiten, nahe gelegenen Referenzempfänger (D-GPS) und (statische) Initialisierungsphasen angewiesen zu sein. Dies wird durch die Entwicklung und Implementierung eines zeitdifferentiellen, L1 trägerphasenbasierten Ansatzes zur Relativpositionierung erreicht. Die Arbeit beinhaltet eine umfassende Untersuchung des Verfahrens: Die grundlegenden mathematischen Beziehungen werden dargelegt, theoretische Aspekte der Fehlerfortpflanzung werden hergeleitet, ein effizienter Algorithmus zur Integritätsüberwachung wird vorgestellt und die Auswertung verschiedener (Flug-)Versuche erlaubt eine praxisrelevante Validation. Das entwickelte Verfahren bietet dezimetergenaue Relativpositionierung und eröffnet damit ein breites Spektrum an Einsatzbereichen. Dies ist die Grundlage für das Erreichen des zweiten zentralen Zieles dieser Arbeit: die Vermessung von Flugbahnen wild lebender Albatrosse mit einer Präzision und Auflösung, die eine lokale flugmechanische Analyse des dynamischen Segelfluges der Vögel ermöglicht. Die Kombination des im Feld sehr einfach umsetzbaren Zeitdifferenzen-Verfahrens (kein zweiter Empfänger, keine Initialisierung) mit der Anwendung miniaturisierter und widerstandsfähiger Hardware ermöglichte erstmals die Umsetzung eines solchen Vorhabens. Der dynamische Segelflug bietet durch ein hohes Maß an Energieeffizienz interessante Perspektiven auch für technische Anwendungen. Mit der energetischen und flugmechanischen Auswertung einzelner geschlossener Flugzyklen der Albatrosse wird ein Beitrag zur Erforschung der bis heute umstrittenen Mechanismen dieses faszinierenden Fluges geleistet.

    The development of a positioning approach based on miniaturized GNSS (GPS) receivers for precisely measuring flight trajectories is the first of the two central objectives of the present work. This development is striving to realize high relative precision while overcoming the need for a second nearby base receiver (D-GPS) or any kind of (static) initialization patterns. This goal is achieved by the design and implementation of a relative positioning method based on processing time-differences of raw L1 carrier phase observations. This monograph provides a comprehensive analysis of the time-difference method: The core equations are exposed, theoretical aspects of error propagation are discussed, an efficient integrity monitoring algorithm is presented and the evaluation of various (flight) tests allows for an elaborate practical validation. Offering decimeter precision, the time-difference positioning method opens up a wide range of applications. This is the basis for the achievement of the second central objective: the measurement of flight trajectories of feral Wandering Albatrosses with a precision and resolution sufficient for locally analyzing the dynamic soaring flight of the birds from a flight mechanical point of view. Only the combination of the time-difference method, which is easy to apply even in adverse field conditions (no second receiver, no initialization) with the use of miniaturized and rugged hardware firstly allowed the realization of a suchlike project. The efficiency of the dynamic soaring flight reveals interesting perspectives also for technical applications. With the in-depth energetic and flight mechanical analysis of individual closed flight cycles a contribution is made to a better understanding of the mechanisms underlying this fascinating flight.


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    Titel :

    Precise flight trajectory reconstruction based on time-differential GNSS carrier phase processing


    Beteiligte:

    Erschienen in:

    Luftfahrt ; 1-185


    Erscheinungsdatum :

    2011


    Format / Umfang :

    185 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Englisch





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