Die vorliegende Arbeit behandelt ein integriertes Navigationssystem für Luftfahrzeuge, das auf der Satelliten- und Inertialnavigation beruht. Die Luftfahrtstandards fordern eine Integrität, die ein solches System nur mit Hilfe geeigneter Integritätsüberwachung erfüllt. Diese Überwachung liefert Sicherheitsgrenzen (Protection Level), in denen eine integere Navigationslösung zugesichert werden kann. Die Höhe und Kontinuität der Sicherheitsgrenzen ist maßgebend für den Nutzen des Navigationssystems in einem Luftfahrzeug. Daher ist die Integritätsüberwachung ein essenzieller Bestandteil des integrierten Navigationssystems. In dieser Arbeit wird theoretisch und experimentell untersucht, wie das integrierte Navigationssystem aufzubauen ist und welche Leistung es im Hinblick auf die Luftfahrtanforderungen bietet. Um sich von der klassischen und kostenintensiven Inertialsensorgüte zu lösen, die in luftfahrttypischen Inertialnavigationssystemen vorliegt, wird auf günstigere Sensoren niederer Güte zurückgegriffen. Nach der Aufbereitung der theoretischen Grundlagen zur Inertial- und Satellitennavigation und einer genauen Darstellung der verwendeten Inertialsensoren befasst sich die Arbeit mit der Kopplung bzw. Integration von Satelliten- und Inertialnavigation. Im Hinblick auf luftfahrttypische Satellitennavigationsempfänger und die Integrität des Systems wird die sogenannte tightly coupled Integration verfolgt. Es werden die Anforderungen und die bekannten Methoden der Integritätsüberwachung aufgezeigt und geeignete Ansätze identifiziert. Diese Ansätze werden theoretisch ausgearbeitet und simulationsgestützt bewertet. Abschließend werden die Funktionen und die Leistungsfähigkeit des aufgebauten Navigationssystems anhand der Ergebnisse aus Flugversuchen demonstriert. Hier wird die Eignung der gewählten Methoden zur Integration der Satelliten- und Inertialnavigation nachgewiesen. Durch den entwickelten Integritätsalgorithmus ist das Potenzial der integrierten Navigation, unabhängig von der Inertialsensorgüte, in der Luftfahrt nutzbar.

    This thesis deals with an integrated navigation system for aircraft, which is based on satellite and inertial navigation. Aviation standards require a system integrity, which can only be met by using an appropriate integrity monitoring. This monitoring provides protection levels in a way that guarantees the integrity of the navigation solution. The magnitudes and continuity of protection levels are decisive for use in aircraft. Thus integrity monitoring is an essential feature of the integrated navigation system. This work provides research, theoretical and experimental, on how to build an integrated navigation system and investigates its performance in terms of aviation requirements. In an attempt to break from the aviation industry's use of classical costly inertial sensors, this research uses cheaper lower-quality sensors. After outlining the theoretical basis of inertial and satellite navigation; and giving a detailed presentation of the inertial sensors being used; the work deals with the coupling and integration of satellite and inertial navigation. With regards to system integrity and use of typical aviation GPS receivers, a so called tightly coupled integration was selected. The requirements and known approaches of integrity monitoring techniques are shown and suitable approaches are identified. These approaches are developed theoretically and evaluated based on simulations. Finally, the functions and performance of the developed navigation system will be demonstrated based on results from flight tests. These results show that the chosen methods are suitable for the integration of satellite and inertial navigation. Through the development of the integrity monitoring algorithm, the potential of integrated navigation systems extends into avionic applications.


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    Titel :

    Zur Integritätsprüfung von Satelliten/Inertial-Navigation für die Luftfahrt


    Beteiligte:
    Martin, Tim (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2011


    Format / Umfang :

    149 Seiten, Bilder, Tabellen, 71 Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch







    Verfahren zur Integritätsprüfung eines Zuges

    BAIER CAROLIN / HOFMANN MARC / PELZ MARKUS | Europäisches Patentamt | 2022

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