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Labor für GNSS - und Navigation GNSS = Global Navigation Satellite Systems (GPS/GLONASS/GALILEO/COMPASS) Leitung
Mitarbeiter Dipl.-Ing.
Jochen Lang
Wissenschaftliche FuE-Projektmitarbeiter (Drittmittel) und Promotionskandidaten Dipl.-Ing. (FH) Julia Diekert Wissenschaftliche Mitarbeiterin (Drittmittel) im B.W. Verbundforschungsprojekt „GNSS-gestützte LowCost-Multisensorsysteme zur mobilen Plattformnavigation und Objektgeoreferenzierung“ (www.navka.de )Doktorandin (Arbeitstitel: Robuste GNSS- und Multisensoralgorithmen und Systementwicklung zur Geodatenerfassung) an der Universität Tübingen, Technische Informatik. HSKA-Korreferent: Prof. Dr.-Ing. Reiner Jäger, Fakultät für Geomatik. MSc. Andreas Hoscislawski Wissenschaftlicher Mitarbeiter (Drittmittel) im B.W. Verbundforschungsprojekt „GNSS-gestützte LowCost-Multisensorsysteme zur mobilen Plattformnavigation und Objektgeoreferenzierung“ (www.navka.de )Doktorand (Arbeitstitel: Zur tiefen Kopplung der Sensordaten von GNSS-gestützten und sensorisch autarken Navigationsplattformen beim Übergang vom Outdoor- zum Indoorbereich) an der Universität Tübingen, Technische Informatik. HSKA-Korreferent: Prof. Dr.-Ing. Reiner Jäger, Fakultät für Geomatik. BSc. Jan Zwiener Wissenschaftlicher Mitarbeiter im B.W. Verbundforschungsprojekt „GNSS-gestützte LowCost-Multisensorsysteme zur mobilen Plattformnavigation und Objektgeoreferenzierung“ (www.navka.de ).Dipl.-Ing. (FH) Manuel Oswald Wissenschaftliche Mitarbeiter (Drittmittel) im Bereich der Geomonitoring. FuE-Projekt GOCA (www.goca.info)Dipl.-Ing. (FH) Peter Spohn Wissenschaftliche Mitarbeiter (Drittelmittel bzw. IAF-Assistentstelle) im Bereich der Geomonitoring. FuE-Projekte GOCA (www.goca.info) und MONIKA (www.monika.ag ). Mitarbeit www.moldpos.eu
MSc Ghadi Younis DAAD Doktorand im FuE-Projekt www.dfhbf.de und an der TU Darmstadt. Mitarbeit www.moldpos.eu. Thema (Arbeitstitel) Integrierte Ausgleichung geometrischer und physikalischer Beobachtungen sowie Vorinformation zum Erdschwerfeld zur Berechnung hochgenauer gefitteter Höhenbezugsflächen für die Höhenbestimmung in GNSS-Diensten.
Abb. 1: Standpräsentation der geodätischen FuE-Projekte am IAF und Labor für GNSS und Navigation auf der INTERGEO 2011 in Nürnberg
Abb. 2: Teilnahme des Labor für GNSS und Navigation auf der Navigationskonferenz 2011 „Navigation – Orientierung in der Intelligenten Welt“, Nürnberg
Einsatz des Labors für GNSS und Navigation in der Lehre Das Labor für GNSS- und Navigation wird für die nachfolgenden Lehrveranstaltungen genutzt.
Bachelor V&G · Satellitengeodäsie V&G (BSc)
Bachelor Geoinformationsmanagement
Master Geomatics (MSc)
Thesis · Bachelorarbeiten und Masterthesis
Abb. 3: Berechnung der Höhenbezugsfläche für Florida, USA mit der DFHBF-Software im Rahmen einer Masterthesis
Abb. 4: Exkursion mit Studenten des internationalen Studiengangs Geomatics (MSc) zum GNSS-basierten Geomonitoring mit dem GOCA-System bei Vattenfall Europe, Lausitz/Sachsen
Nutzung des Labors für Forschungs- und Entwicklungsprojekte In der Forschung- und Entwicklung widmet sich das Labor für GNSS- und Navigation in einem ersten Schwerpunkt der
Ein zweiter Schwerpunkt liegt im Bereich des
Die Entwicklungen von Algorithmen und Verfahren entlang der Geomonitoringkette (Datenkommunikation in Geosensornetzwerken, Modellierung, Reporting und Alarmmanagement) widmen sich - aufbauend auf die o.g. GNSS-Algorithmen - der netzausgleichungsbasierten geodätisch-sensorischen und physikalisch-integrierten Modellierung von Sensordaten und Zustandsmodellen sowie der Vorhersage bzw. Frühwarnung bei Objekten (Dämmen, Minen, Großbaustellen etc.) und Naturgefahren (Vulkane, Hangrutschungen, Erdbebebzonen), die mit Deformationsvorgängen einhergehen (www.monika.ag, www.goca.info). Einer weiterer Themenbereich ist mit
befaßt (www.moldpos.eu). Ein aktueller Forschungszweig mit dem Thema
ist mit der Entwicklung neuer robuster Algorithmen für frei skalierbare multisensorische Plattformen für Anwendungen in der Navigation (Position & Orientierung) und Objektgeoferenzierung befasst. Dabei liegen die Schwerpunkte in den Anwendungsfeldern der nahtlosen Outdoor-Navigation in Kombination mit GNSS und MEMS-Sensorik, der autarken Indoor-Navigation und mobilen der Objektgeoreferenzierung Out- und Indoor.
Abb. 5: FuE-Teilbereiche im Projekt www.navka.de zur Objektgeoreferenzierung sowie Out- und Indoornavigation mit smarten orientierungsgebenden GNSS/MEMS-Plattformen
Abb. 6: Prinzipskizze zu dem im Verbundforschungsprojekt “GNSS-gestützte LowCost-Multisensorsysteme zur mobilen Plattformnavigation und Objektgeoreferenzierung“ (www.navka.de ) konzeptionellen Multisensor-Multiplattform- und Leverarm-Design
Abb. 7: Geomonitoringkette (Datenerfassung- und Kommunikation – Modellierung – Reporting und Alarmmanagement) und Einsatz des Systems GOCA zum Online-Monitoring von Lage- und Höhendeformationen in der Gefahrenzone eines Stadtgebiets
GNSS Standard-Equipment des Labor für GNSS und Navigation · 3 L1/l2 GPS-Empfänger der Firma Trimble
Abb. 8: Zentimeter-genaue online GNSS-Positionierung mit dem bundesweiten SAPOS® Dienst im Rahmen des Praktikums Satellitengeodäsie unter Verwendung des Equipments von Leica-Geosystems
LowCost GNSS/MEMS Navigations-Hardware und SW-Development-Kits
Tab. 1: Übersicht über GNSS/MEMS-Plattformen und Softwaredevelopment KITS
Entwicklungsumgebungen und Geodäsie/Geoinformatik-Software für Lehre und FuE im Bereich GNSS, MEMS und Multisensorintegration
Thesisarbeiten im Labor für GNSS und Navigation in 2010 und 201120101. Benjamin Fischer: Weiterentwicklung von Systemdesign und Software für eine hybrid navigierte selbst steuernde Bootsdrohne (MOBSURV) zur echolotbasierten Gewässervermessung. BSc Thesis, Studiengang V&G, 2010. 2. Mathias Bähr: Softwareentwicklungen in C++ mit Anbindung von GoogleEarth® zur Messdatengenerierung im Geometrie- und Schwereraum (VirtualGOCA) sowie zur Visualisierung von Zustandsgrößen (GOCAEarth) bei der Analyse und im Echtzeitbetrieb von Geo-Monitoringnetzen. Diplomarbeit. Studiengang V&G, 20103. Alexander Thiess: Implementierung der offenen GKA-Schnittstelle für GNSS-Basislinien in Trimble 4D-Control und Gegenüberstellung mit GOCA in einem hybriden Monitoring-Testnetz.4. Andreas Hoscislawski: Konzeption und Realisierung eines GNSS-INS Navigationssystems in Kooperation mit der Robert Bosch GmbH. Masterthesis, Geomatics (MSc), 2010. 5. Annika Katrin Laura Fuchs: Konzipierung und Implementierung einer modularen Software (GOCA-Virtual Sensor) sowie Algorithmen für virtuelle Sensoren im Geomonitoring und Anwendung auf die historischen Daten des Moskauer Kremls. Masterthesis, Geomatics (MSc), 2010. 6. Alexander Zimmer: Konzipierung und Realisierung einer C++-basierten Softwareentwicklung sowie Labor- und Feldtests zur Anbindung von Totalstationen und GNSS RTK der Firma TOPCON an das GOCA-System. Diplomarbeit. Studiengang V&G, 2010.
Abb. 10: Geomonitoringskonzept für Moskauer Kreml. Kooperation mit Geodinamika, Moscow State Academy Geodesy (MIIGAIK. Deformationsanalyse der Kreml-Daten mit Geomonitoringsoftware GOCA im Rahmen einer Masterthesis in 2010
Abb. 11: Kooperation mit John-Deere. Softwareentwicklung zur dm-cm genauen DGNSS-Navigation in regionalen und kontinentalen DGNSS-Diensten im Rahmen von Thesisarbeiten
2011 Jan Zwiener: 3-D Integrated Network Adjustment with a Parametric Height Reference Surface. BSc. Thesis V&G bei und in Zusammenarbeit mit CERN/Schweiz., 2011.Tobias Schilli: Untersuchung von Low-Cost GNSS/INS Sensorsystemen und Softwareimplementierung zur Plattformnavigation über GNSS Sensorarrays, Diplomarbeit Studiengang V&G, 2011Marcel Schoolmeesters: Untersuchung von LowCost GNSS/INS-Sensorsystemen sowie Implementierung und Weiterentwicklung. der Open Source Software gvSIG Mobile für mobile GIS-Anwendungen. Diplomarbeit, Studiengang V&G, 2011. Mathias Güldenpfenning: Computation and Quality Assessment of Datum-Transformation and Geoid Databases as Basic Components of the Geodetic Infrastructure (GIPS) for the GNSS-Positioning Service of Brazil. Masterthesis, Geomatics (MSc), 2011. Christina Rodriguez: Determination of the geoid for Gran Canaria Island by Stokes’ integral concept using a Java-software implementation and by the DFHRS-concept, comparison of the results and quality assessment by control points via RTCM messages. Masterthesis, Geomatics (MSc), 2011. Nicolai Guth: Konzeption und Realisierung eines Software-definierten mobilen LowCost GNSS/GIS Systems zur präzisen Georeferenzierung der Netzgraphen von Wasserverteilungssystemen. Masterthesis, Geomatics (MSc), 2011-2012) (laufend). Eugen Zerr: Konzipierung, Realisierung und Realdatentests von Algorithmen und Software (Apps) zur Out- und Indoor Orientierungsbestimmung für Multisensor-Smartphone Plattformen. Masterthesis, Geomatics (MSc), 2011-2012) (Arbeitsthema, laufend). Alexandru Nichersu: Realization of a General 3D Automotive Multisensornavigation Algorithm for the Navigation of UAV. Masterthesis, Geomatics (MSc), 2011-2012) (Arbeitsthema, laufend).
Abb. 12: Links: Entwicklung von Software und GNSS/MEMS-Navigationsplattformen zur Flugnavigation (Drohnen/UAV, Flugzeuge, elektro-hybrid Hubschrauber („e-volo“)). Rechts: Softwareentwicklungen zur Smartphone-basierten Out-/Indoor Navigation mit Orientierungsgebung und GIS-Anbindung (Mobiles GIS, Virtual Reality, Mobile Objektreferenzierung) im Rahmen von Bachelor- und Masterthesisarbeiten 2011
Abb. 13: Realisierung geodätischer Infrastrukturen (GIPS) (siehe auch www.moldpos.eu) für den präzisen brasilianischen GNSS-Dienst im Zusammenarbeit mit der Brasilianischen Partnerhochschule UFRRJ und verschiedenen Institutionen in Brasilien im Rahmen einer Masterthesis in 2011.
Forschungsgäste im Labor für GNSS- und Navigation Frau BSc. Dorothea Deus. Ardhi University, Dar Es Salam, Tanzania. DAAD-Scholar-Ship. Berechnung einer Höhenbezugsfläche für Tanzania (DFHBF-Projekt). April - August 2006
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA), Novosibirsk, Russische Föderation. GOCA-System und -Software und
GNSS-Dienste Juli 2007 Assist. Prof. PhD. Janyata Kumar Ghosh. Indian Institute of Technology (IIT), Roorkee, Indien. DAAD Research-Scholarship. Forschungstätigkeiten im GOCA-Projekt. Mai – Juli 2007
Dipl.-Ing. Tatyana Gorokhova Siberian State Academy of Geodesy (SSGA), Novosibirsk, Russische Föderation DAAD Postgraduate Research Scholorship Analyse und Entwicklung von GNSS-Auswertealgorithmen zur Ambiguitylösung, Cycleslip-Erkennung und -Elimination bei differentiellen RTK-Technologien Fortentwicklung und Erprobung der entwickelten differentiellen GNSS RTK-Algorithmen mittels Realdaten und im Einsatz mit dem RTK Geomonitoringsystem. September 2009 - Februar 2010. Seiher Doktorandin (Arbeitstitel): GNSS-Algorithmen. an der Partnerhochschule, Siberian State Academy of Geodesy (SSGA), Novosibirsk. HSKA-Korreferent: Prof. Dr.-Ing. Reiner Jäger (hon.-Prof. SSGA) und Fakultät für Geomatik
Dr. Sc. Janis Kaminiskis, Riga Technical University Vorträge. Berechnung einer geschlossenen Höhenbezugsfläche für das Baltikum (Estland, Lettland, Litauen). Januar 2011.
Durchführung von Praxissemestern in 2010 und 2011 Mathias Bähr: Softwareentwicklungen Visualisierung/Report von Deformationsanalyse –Ergebnissen GoogleEarth. In Verbindung mit der VMT GmbH, Bruchsal. Studiengang V&G. 2010 Kent Wilde: Softwareentwicklungen zur Datenkommunikation in GNSS Geosensornetzwerken In Verbindung mit der PPM GmbH, München. 2011.
Kongreß und Messeteilnahmen 2010 und 2011 Workshop Messtechnische Überwachung von Stauanlagen, Mai 2010, HS Mittweida. Stand mit dem FuE-Projekt GOCA. INTERGEO 2010, Sept. 2010, Köln. Größter Europäischer Kongress und Fachmesse für Geodäsie, Landmanagement und Geoinformation. FuE-Projekte GOCA, DFHBF, MONIKA und MOLDPOS. Internationale Geodätische Woche, Febr. 2011, Obergurgl, Österreich. Vortrag und Stand FuE-Projekt GOCA. Cebit 2011, März 2011. Stand des Forums SatNav Deutschland, Sektion SatNav&MIT Baden-Württemberg. Präsentation des FuE-Projekts NAVKA. GeoSiberia 2011, Novosibirsk, April 2011. FuE-Projekte GOCA, DFHBF, MONIKA, MOLDPOS und NAVKA. Stadt der Jungen Forscher, Juni 2011. Karlsruhe. Stand zum NAVKA-Thema Navigation und mobile Georeferenzierung und Datenerfassung. Geomonitoring-Symposium St. Petersburg, Mai 2011. FuE-Projekt GOCA. Round Table Diskussion InterGeo 2011 Grenzenlose Navigation – ein Weg in die Zukunft?, Sept. 2011. Aufnahme in INTERGEO Studio, Fa. Hinte, Karlsruhe. IT&Business Messe Stuttgart. Baden-Württemberg goes Mobile, September 2011. Vortrag GNSS-gestützte Multisensornavigation, Algorithmen und Plattformen. Präsentation FuE-Projekt NAVKA auf Stand. INTERGEO 2011, Sept. 2011, Nürnberg. Größter Europäischer Kongress und Fachmesse für Geodäsie, Landmanagement und Geoinformation. IAF/HSKA-Stand. FuE-Projekte GOCA, DFHBF, MONIKA MOLDPOS und NAVKA. INTERGEO 2011, Sept. 2011, Nürnberg. Stand des Forums SatNav Deutschland, Sektion SatNav&MIT Baden-Württemberg. Präsentation des FuE-Projekts NAVKA. Navigationskonferenz 2011, Nürnberg, Sept. 2011. Podiumsdiskussion zum Thema Navigation – Orientierung in der Intelligenten Welt. NAVKA-Projekt.
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Abb. 14: Stand auf der Veranstaltung „Stadt der Jungen Forscher, Karlsruhe, Juni 2011. Präsentation von Flugdrohnen-Navigation zur Bestandsdokumentation und Generierung von 3D-Stadtmodellen mit georeferenzierten Luftbildern
Abb. 15: Stand auf der Veranstaltung „Stadt der Jungen Forscher, Karlsruhe, Juni 2011. Präsentation des Baden-Württembergischen Verbundforschungsprojektes „GNSS-gestützte LowCost-Multisensorsysteme zur mobilen Plattformnavigation und Objektgeoreferenzierung“ (www.navka.de)
Veröffentlichungen 2010 und 2011 Jäger, R, , Bähr, M. und M. Oswald (2010): Virtual-GOCA – Ein Google-Earth basiertes Tool zum interaktiven Design virtueller Sensornetzwerke, zur Modell- und Softwarevalidierung sowie zur Planung und Analyse von Geomonitoringszenarien. Proceedings Ingenieurvermessung, München 2010. Wichmann Verlag. R. Jäger (2010): Geodätische FuE-Projekte im Bereich GNSS-Echtzeittechnologien und Mobile IT. Forschung aktuell 2010. Hochschule Karlsruhe Technik und Wirtschaft. ISSN 1613-4958. S. 41-45. Jäger, R, , Bähr, M. und M. Oswald (2010): Virtual-GOCA – Ein Google-Earth basiertes Tool zum interaktiven Design virtueller Sensornetzwerke, zur Modell- und Softwarevalidierung sowie zur Planung und Analyse von Geomonitoringszenarien. Workshop Messtechnische Überwachung von Stauanlagen. Mittweida, 6.-7. Mai 2010. Scientific Reports, Wissenschaftliche Zeitschrift der Hochschule Mittweida. Nr. 1, 2010. ISSN 1437-7624. S. 37 - 48. Jäger, R. Oswald, M. and P. Spohn (2010): Virtual GOCA – A Google-Earth based Tool for the Interactive Design of Virtual Sensor Networks, for Model and Software Validation, and for the Planning and Analysis of Geomonitoring Scenarios (In russischer Sprache). Proceedings Geosiberia 2010, 19-29 April 2010. Band 6. Siberian State Academy of Geodesy (SSGA) (Hrsg.). Novosibirsk, Russland. ISBN 978-5-87693-3805. S. 47-53. R. Jäger und S. Kälber (2010): The new RTCM 3.1 Transformation Messages - Declaration, Generation from Reference Transformations and Implementation as a Service-Client-Concept for GNSS Services. United Nations/United States of America Workshop on the Applications of Global Navigation Satellite Systems. Chisinau, Moldova, 17-21 May 2010. Publiziert auf UN-WebSite. http://www.unoosa.org/pdf/sap/2010/moldova/presentations/2-5.pdf Jäger, R. , M. Oswald und P. Spohn (2010): VirtualGOCA – Generierung von Sensordaten zur Modell- und Softwarevalidierung sowie zur Planung und Analyse von Monitoringszenarien in virtuellen Geosensornetzen mittels Google-Earth. Wasserwirtschaft - Zeitschrift für Wasser und Umwelt 10/2010, 100. Jahrgang. Teubner + Vieweg Verlag, Wiesbaden.ISSN:00430978. S. 34 - 37. Jäger (2010): BMBF-Projekt MOLDPOS – Geodätische Infrastruktur zum GNSS-Dienst Moldawiens. Magazin der Hochschule Karlsruhe, Ausgabe 62, WS 2010/11. Karlsruhe. ISSN 1863-821X. S. 27-28. Jäger (2010): Geodätische Infrastrukturen für GNSS-Dienste (GIPS). Festschrift zur Verabschiedung von Prof. Dr.-Ing. G. Schmitt. Karlsruhe Institute of Technology (KIT). ISBN 978-3-86644-576-5. Seite 151 – 169. http://www.ksp.kit.edu/shop/isbn2shopid.php?isbn=978-3-86644-576-5 Jäger, R. , Hoscislawski, A. und J. Schwendemann (2011): Navigation und Objekterfassung mit Multisensorplattformen. Magazin der Hochschule Karlsruhe (63), Karlsruhe. ISSN 1863-821X Seite 35. Kabashi, I., Ragossnig-Angst, M. und R. Jäger (2011): Geodätisches Online-Monitoring von alten Bauwerken in gefährdungskritischem Zustand im Zuge von Sanierungen. 16. Internationale Geodätische Woche Obergurgl 2011.Grimm-Pitzinger, A. ; Weinhold, T. (Hrsg.) Wichmann Verlag, Heidelberg. ISBN 978-3-87907-505-8. Seiten 53-65. Jäger, R., Hoscislawski, A. und J. Schwendemann (2011): Navigation und mobile Datenerfassung begeistern die Stadt der jungen Forscher Magazin der Hochschule Karlsruhe (64). Karlsruhe. ISSN 1863-821X. Seite 41. R. Jäger (2011): Geodetic Infrastructures for GNSS Positioning Services (GIPS). Proceedings Geosiberia 2011. Siberian State Academy of Geodesy (SSGA). Novosibirsk, Russische Föderation. Younis, G.; Jäger, R. and M.Becker (2011): Transformation of Global Spherical Harmonic Models of the Gravity Field to a Local Adjusted Spherical Cap Harmonic Model. Arabian Journal of Geosciences. May 2011. ISSN 1866-7511. Springer Verlag. Seiten 4 – 9.
Dienstleistungsangebote des Labors für GNSS und Navigation · Vermietung von GNSS/MEMS Hard- und Software und Systemen (z.B. Geomonitoring). · Beratung und Durchführung von GNSS-Projekten in der Ingenieurvermessung, Deformations- und Überwachungsnetze, Katastrophenschutz. · Durchführung von Forschungen und Entwicklungen im GNSS-Bereich und im Bereich GNSS/MEMS-basierte Navigation
Stand: 29.12.2011 Prof. Dr.-Ing. Reiner Jäger
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