06 Fakultät Luft- und Raumfahrttechnik und Geodäsie

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Übertragungskette des optischen Bildaufnahmeprozesses bei Flug- und Satellitenaufnahmen
(1986) Tiziani, Hans J.; Förstner, Wolfgang
Die Beurteilung des Informationsverlustes bei Abbildungen ist zentral für die Erkennbarkeit und präzise Lokalisierbarkeit von Objektdetails. Gute Bildqualität zeichnet sich durch scharfe Abbildung von Punkten und Kanten aus. Die Ermittlung der Bildqualität kann sich auf klassische Verfahren zur Bestimmung der Punktverwaschungsfunktion stützen. Die Entfaltung der Bildinformation mit der resultierenden Verwaschungsfunktion führt zur Bildverbesserung und zur Genauigkeitssteigerung bei der Punktbildzuordnung. Die Untersuchungen sollen auf den Nahbereich ausgedehnt werden - dies speziell im Hinblick auf die Vermessung und Navigation im Nahbereich. Dabei ist die Verwaschungsfunktion von bewegten und defokussierten Objekten von besonderer Bedeutung.
Open Access
Theoretische Untersuchungen der stationären Rotorblattumströmung mit Hilfe eines Euler-Verfahrens
(1991) Krämer, Ewald
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines numerischen Verfahrens zur Berechnung der aerodynamischen Umströmung eines Hubschrauberrotorblattes auf der Basis der Eulerschen Bewegungsgleichungen. Besonderes Merkmal des Verfahrens ist die Tatsache, daß der von dem betrachteten Blatt generierte Nachlauf, der einen entscheidenden Einfluß auf die Strömungsverhältnisse vor dem nachfolgenden Blatt hat (Blatt-Nachlauf-lnterferenz), nicht durch ein Wirbelmodell vorgegeben, sondern als Teil der Lösung berechnet wird ("Wake-Capturing"). Bei dem verwendeten impliziten Lösungsalgorithmus handelt es sich um eine Finite-Volumen-Methode unter Verwendung eines Upwind-Schemas höherer Ordnung. Der Lösungsweg basiert auf der Charakteristikenmethode für hyperbolische Gleichungssysteme. Im Ergebnisteil der Arbeit werden die Resultate einer Reihe von Berechnungen für einen zweiblättrigen Modellrotor dargestellt und mit experimentellen Meßdaten sowie mit Ergebnissen anderer theoretischer Methoden verglichen. Daneben liegt ein Schwerpunkt der Arbeit auf der Darstellung des berechneten Nachlaufes in verschiedenen Referenzebenen zwischen den Rotorblättern sowie auf der Wiedergabe seiner zeitlichen Entwicklung (Anfahrvorgang).
Open Access
Depositional sequences and sequence boundaries in fore-arc coastal embayments : case histories from Central America
(1991) Schmidt, Hannelore; Seyfried, Hartmut
From Oligocene to Recent times a series of tectonically controlled coastal embayments formed on the Pacific fore-arc side of the southern Central American island-arc system. Each of these basins shows characteristic stratal geometries and facies distributions reflecting the complex interaction of changes of sea level, volcaniclastic input, and tectonic activity (subsidence, uplift). Sequential stratigraphic correlations based on sequence analysis and discontinuity surfaces indicate that eustatic sea-level changes control architecture, geometry, and facies distribution of depositional sequences at the level of second-order cycles. Owing to the particular tectonic position, complete sets of systems tracts are seldom developed. Voluminous sediment supply, especially during episodes of strong volcanic activity, may overcompensate transgressions. Strong uplift may annihilate any sedimentary documentation or reduce sequences to a strongly condensed package with random preservation of estuarine or deltaic facies. The bounding uncomformities (sequence boundaries) are traceable on a regional scale and are related at the level of second-order sequence boundaries to tectonic events that repeatedly affected the island arc during the episode in question.
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Response of deep-water fore-arc systems to sea-level changes, tectonic activity and volcaniclastic input in Central America
(1991) Winsemann, Jutta; Seyfried, Hartmut
The incipient island-arc system of southern Central America (Cretaceous - early Oligocene) is characterized by thick turbidite systems, which mainly filled inner fore-arc troughs. Outcrop data show four second-order depositional sequences in the deep-water sediments. The formation of these depositional sequences is strongly related to the morphotectonic evolution of the island-arc system. Each depositional sequence reflects the complex interaction between global sea-level fluctuations, sediment supply and tectonic activity. Strong marginal uplift and high volcaniclastic sediment supply during early to late Paleocene and late Eocene times caused the formation of coarse-grained channel-lobe systems. During late Paleocene and mid-Eocene times, fine-grained, thin-bedded turbidite systems were deposited, owing to regional subsidence and a decrease in volcanic supply. Uplift and subsidence of sediment-source areas acted as major controls on deposition of basinal cycles.
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Anatomy of an evolving island arc : tectonic and eustatic control in the south Central American fore-arc area
(1991) Seyfried, Hartmut; Astorga, Allan; Ammann, Hubert; Calvo, Claudio; Kolb, Wolfgang; Schmidt, Hannelore; Winsemann, Jutta
The southern part of the Central American isthmus is the product of an island arc. It evolved initially as a ridge of primitive island-arc tholeiites at a collision zone between the Farallon plate and proto-Caribbean crust (Albian-Santonian). During the Campanian, a major tectonic event (most probably subduction reversal) caused décollement of different units of the former plate margin. The resulting structural high was covered by a carbonate platform. From Maastrichtian to Eocenc times continuous subduction produced a stable morphotectonic configuration (trench-slope-outer-arc-fore-arccalcalkaline-arc). Fore-arc sedimentation was controlled by volcaniclastic input and tectonic activity along the outer arc's inner margin. Eustatic control is essentially recognized through lowstand signals such as extensive turbidite sand lobes. Steady accretionary uplift of the outer arc gradually closed the bypasses between forc-arc and trench slope. Eustatic control is verified by lowstand signals (sands) on the trench slope and highstand signals on the outer arc (carbonate ramps). During the Oligocene another major tectonic event affected the entire system: accretion ceased, segments decoupled, and regional compression resulted in general uplift and erosion. From latest Oligocene to Pliocene times, three episodes of tilting created a series of fault-angle depressions. Subsidence varies enormously among these basins. but sedimentation is largely shallow marine. Facies architecture reflects complex interactions between tectonic processes, changes in volcaniclastic sediment supply, and eustasy. Subsequently. very strong explosive volcanic activity resulted in excessive sediment input that overfilled most basins. The history of the island arc shows that tectonic processes largely controlled composition, distribution and geometry of the major sedimentary units. Eustatic signals do indeed occur when they are expected, but may be considered as an overprint rather than a dominating factor.
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An innovative algorithm to accurately solve the Euler equations for rotary wing flow
(1992) Wagner, Siegfried; Krämer, Ewald
Due to the ability of Euler methods to treat rotational, nonisentropic flows and also to correctly transport on the rotation embedded in the flow field it is possible to correctly represent the inflow conditions on the blade in the stationary hovering flight of a helicopter, which are significantly influenced by the tip vortices (blade-vortex interaction) of all blades. It is shown that also the very complex starting procedure of a helicopter rotor can be very well described by a simple Euler method that is to say without a wake model. The algorithm based on the procedure is part of category upwind schemes, in which the difference formation orientates to the actual, local flow state that is to say to the typical distrubance expansion direction. Hence, the artificial dissipation required for the numerical stability is included in a natural way adapted to the real flow state over the break-up error of the difference equation and has not to be included from outside. This makes the procedure robust. An implicit solution algorithm is used, where the invertation of the coefficient matrix is carried out by means of a Point-Gauss-Seidel relaxation.
Open Access
Tectonic uplift of the Costa Rica - Panamá arc in the Paleocene time as a consequence of the collision between the Cuban arc and the Bahamas Bank
(1992) Calvo, Claudio; Bolz, Angela
The article resumes the sedimentary record in southern Central America from tectonic uplift of the Costa Rica - Panamá arc in the Paleocene time as a consequence of the collision between the Cuban arc and the Bahamas Bank
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"A la recherche du temps perdu" : on geological condensation, with examples from the Jurassic Subbetic Plateau in Southeastern Spain
(1993) Fels, Alexander; Seyfried, Hartmut
Eine kondensierte Ablagerung ist eine marine Rückstandsbildung, die sich autochthon und kontinuierlich über einen längeren Zeitraum hinweg gebildet hat. Kondensation kann synsedimentar durch Abschirmung, Ablenkung oder Abtragung von Schlamm erfolgen; diagenetisch läuft Kondensation vor allem über Bioerosion auf Hartboden in Verbindung mit unterschiedlich tiefgreifender Erosion ab. Im Jura des subbetischen Plateaus (früher "externes Subbetikum") wird das Umkippen in eine Kondensations-Situation durch tektonische Bewegungen gesteuert, indem benachbarte Plattformen den Export von Schlamm selbssteuernd regulieren. Das subbetische Plateau durchlief vier Phasen stark reduzierter Sedimentation: Carixien - Unter-Domerien(Kondensatlonsepisode 1), Obertoarcien - Unter-Bajocien (Kondensationsepisode 2), Unterbathonien - Unter-Oxfordien (Kondensationsepisode 3) und unterstes Kimmeridgien (Kondensationsepisode 4). Hartboden, die sich während dieser Episoden bildeten, sind meistens von Goethitkrusten und Goethitonkoiden bedeckt. Die meisten Goethitkrusten bestehen entweder aus sehr dünnen (20 - 50 p.) Laminae mit krümeligem und pseudofilamentösem Gefüge, die für einen mikrobiellen Ursprung der Krusten sprechen, oder sie bestehen aus strukturlosem, "sterilen" Goethiterz. Aus einer Abschätzung der Wachstumsraten folgern wir, daß der überwiegende Teil der Zeit, die in solchen Krusten versteckt ist, entweder im nur wenige Milimeter dicken Goethiterz dokumentlert ist oder in Hartböden bzw. Erosionsflächen gelöscht wurde. Kondensierte Abfolgen zelgen meistens eine hierarchische Gliederung in Sequenzen, die vom Meter- bis zum Millimeterbereich reichen und nahezu stets denselben Aufbau haben: sie beginnen mit reduzierter Sedimentation, auf die ein Omissionsstadium folgt und schließen melstens mlt Goethitkrusten ab. Unter den vielen Faktoren, die für eine solche Abfolge verantwortlich sein konnen, kristallisiert sich als kleinster gemeinsamer Nenner ein (nicht eindeutig kalibrierbares) eustatisches Signal heraus. Wir betrachten deshalb kondensierte Sequenzen, die Goethitkrusten enthalten, als pelagische Parasequenzen.
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Sea level change : a philosophical approach
(1993) Leinfelder, Reinhold; Seyfried, Hartmut
The present Cenozoic era is an lsquoicehousersquo episode characterized by a low sea level. Since the beginning of the industrial revolution, the human race has been emitting greenhouse gases, increasing the global atmospheric temperature, and causing a rise in sea level. If emissions continue to increase at the present rate, average global temperatures may rise by 1.5°C by the year 2050, accompanied by a rise of about 30 cm in sea level. However, the prediction of future climatic conditions and sea level is hampered by the difficulty in modelling the interactions between the lithosphere, kryosphere, biosphere and atmosphere; in addition, the buffering capacity of our planet is still poorly understood. As scientists cannot offer unambiguous answers to simple questions, sorcerer's apprentices fill in the gaps, presenting plans to save planet without inconveniencing us. The geological record can help us to learn about the regulation mechanisms of our planet, many of which are connected with or expressed as sea level changes. Global changes in sea level are either tectono-eustatic or glacioeustatic. Plate tectonic processes strongly control sea levels and climate in the long term. There is a strong feed-back mechanism between sea level and climate; both can influence and determine each other. Although high sea levels are a powerful climatic buffer, falling sea levels accelerate climatic accentuation, the growth of the polar ice caps and will hence amplify the drop in sea level. Important sources of fossil greenhouse gases are botanic CO2 production, CO2 released by volcanic activity, and water vapour. The latter is particularly important when the surface area of the sea increases during a rise in sea level (lsquomaritime greenhouse effectrsquo). A lsquovolcanogenic greenhouse effectrsquo (release of volcanogenic CO2) is possibly not equally important, as intense volcanic activity may take place both during icehouse episodes as well as during greenhouse episodes. The hydrosphere, land vegetation and carbonate platforms are major CO2 buffers which may both take up and release CO2. CO2 can be released from the ocean due to changes in the pCO2 caused by growth of coral reefs and by uptake of CO2-rich freshwater from karst provinces. Efficient sinks of CO2 are the weathering products of silicate rocks; long-term sinks are organic deposits caused by regional anoxic events which preferrably develop during sea level rises and highstands; and coal-bearing strata. Deposition of limestone also removes CO2 from the atmospheric-hydrospheric cycle at a long term. Biotic crises are often related to either sea-level lows or sea-level highs. Long-term sea-level lows, characteristic of glacial periods, indicate cooling as major cause of extinction. During verly long-lasting greenhouse episodes the sea level is very high, climate and circulation systems are stable and biotic crises often develop as a consequence of oxygen depletion. On land, niche-splitting, complex food web structures and general overspecialization of biota will occur. Whether the crisis is caused by a single anoxic event (e.g. in the Late Devonian) or a disturbance by an asteroid impact (e.g. the Cretaceous/Tertiary boundary), it will only trigger total collapse of an ecosystem if a large part of it was already in decline. The regulatory mechanisms and buffers are thermodynamically extremely efficient if they are given sufficient time in which to deploy their power. However, after major catastrophes the re-establishment of successful ecosystems will take millions of years. The present rate of sea level and associated temperature rise is much too fast to be compensated and buffered by the network of natural controls. It is likely that the transitional time towards a new steady state will be an extremely variable and chaotic episode of unpredictable duration.
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Stratigraphic chart of the sedimentary basins of Costa Rica, Central America
(1994) Sprechmann, Peter; Astorga, Allan; Calvo, Claudio; Fernández, Alberto
Costa Rican sedimentary rocks deposited since the Campanian are subdivided into supergroups, groups, subgroups, and formations. The Curime, Boruca and Cerece supergroups are unconformity-bounded units. The preexisting number of formations is considerably reduced. The remaining rock units described in this paper are defined by their depositional environment, using differential sedimentologic criteria. The use of sequence stratigraphic terminology is discussed.
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Der älteste kalkalkaline Inselbogen-Vulkanismus in Costa Rica. Marine Pyroklastika der Formation Loma Chumico (Alb bis Campan)
(1994) Calvo, Claudio; Bolz, Angela
In diesem Artikel werden die ältesten vulkanischen Produkte des Costa-Rica-Inselbogens untersucht, die Subduktions-Prozesse am westlichen Rand der Karibischen-Platte in der Unter-Kreide belegen.
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Albian to Campanian explosive island arc volcanism in Costa Rica : a new basis for plate reconstructions of western Caribbean
(1994) Calvo, Claudio; Bolz, Angela
In dieser Zusammenfassung werden konkrete Hinweise auf Subduktionsprozesse während der Unterkreide in Südzentralamerika präsentiert. Somit bildete der entsprechende mittelamerikanische Inselbogen seitdem die westliche Grenze der Karibischen Platte.
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Kretazische Subduktionsprozesse in Südzentralamerika
(1998) Calvo, Claudio; Seyfried, Hartmut (Prof. Dr.)
The study presents a combined sedimentological, micropaleontological and petrological approach to the Cretaceous sedimentary basement and cover sequences of the Costa Rican arc orogen. The findings show an evolved volcanic arc with explosive calc-alkaline volcanism, which was active since at least the Albian. This intraoceanic arc was built on the western Caribbean Plate boundary where the oceanic Farallon Plate was continuously subducting. Some evidence suggests that the subduction processes in southern Central America might have already begun in the Late Jurassic.
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Intrinsic deformation analysis of the earth surface based on 3-dimensional displacement fields derived from space geodetic measurements
(2000) Voosoghi, Behzad; Grafarend, Erik W. (Prof. Dr. Ing.)
Lagrangesche und Eulersche Deformationstensoren sind ein wesentliches Werkzeug für die Untersuchung von Deformationen. Obwohl eine Vielzahl von Methoden zur Berechnung von Deformationstensorfeldern für die Erdoberfläche existiert, beziehen sich nur wenige von ihnen auf die wahre Oberfläche der Erde. Die meisten dieser Methoden formulieren das Problem bezüglich einer Referenzfläche, wie eine Projektionsebene oder Kugel, und folglich leiden ihre Ergebnisse unter möglichen Effekten, die durch die Unvollkommenheiten der mathematischen Modelle der Projektionen verursacht werden. Die Oberflächendeformationstensoren und die mit ihnen verbundenen Invarianten sind wesentlich für eine aussagekräftige Untersuchung von Deformationen und Bewegungen der Erdoberfläche. Zusätzlich dazu sind ihre geodätischen Schätzwerte unverzichtbar als Anfangswerte für geophysikalische Modelle und die Quantifizierung möglicher seismischer Ereignisse. In dieser Arbeit wird eine Methode aus der Differentialgeometrie gezeigt, die eine Deformationsanalyse der wahren Erdoberfläche ermöglicht und so zu einer verlässlicheren und genaueren Bestimmung von Oberflächendeformationsgrößen führt. Die Methode nutzt die Vorteile aus, die sich aus der Einfachheit zweidimensionaler gegenüber dreidimensionalen Räumen ergeben, ohne die Informationen und Effekte der dritten Dimension in den Endergebnissen zu verlieren oder zu vernachlässigen. Die Dissertation beschreibt die analytische Modellbildung, die Herleitung und die Implementierung der Oberflächendeformationsmaße, basierend auf der vorgeschlagenen Methode. Dabei wird vor allem die Formulierung und Implementierung von Tensoren der linearisierten Rotation und Krümmungsänderung, wie sie bei Deformationsuntersuchungen der Erde vorkommen, beachtet. Schließlich wird die Methode auf einen realen Datensatz von räumlichen geodätischen Positionen und Verschiebungsvektoren angewandt. Die Anwendung zeigt die Stärken der math. Modelle der vorgeschlagenen Methode auf.
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High resolution regional geoid computation in the World Geodetic Datum 2000
(2000) Azmoudeh-Ardalan, Alireza; Grafarend, E.W. (Prof. Dr.)
Die deterministische Kollokation linearisierter Beobachtungsfunktionen vom Typ (i) Schwerepotential und (ii) Schwereintensität an GPS-positionierten Stationen wird benutzt, um ein hochauflösendes regionales Gauss-Listing-Geoid sowie ein Molodensky-Quasi-Geoid zu berechnen. Das Gauss-Listing-Geoid wird mittels einer geeigneten Randwertaufgabe (fixed-free two-boundary value problem) der Physikalischen Geodäsie gelöst Diese Lösungstechnik produziert ein harmonisches Störpotentialfeld durch die Remove-Restore-Technik für das Zentrifugalpotential, für die Topographischen Massen (Terraineffekt) und für die ellipsoidische Kugelfunktionsentwicklung höherer Ordnung (Grad/Ordnung 360/360). Die inkrementellen (oder reduzierten) Beobachtungsfunktionen vom Typ (i) und (ii) sind nach unten fortgesetzt durch die von Tikhonov-Phillips regularisierte Inversion des ellipsoidischen Abel-Poisson Integrals. Die nach unten fortgesetzten Störpotentialdaten auf der Oberfläche des Internationalen Referenz Ellipsoid -World Geodetic Datum 2000- werden in Geoidundulationen umgerechnet mittels nichtlinearer, ellipsoidischer Bruns Transformation (Bruns Formel). Die innovative Methode wurde numerisch durch die Präsentation eines hochauflösenden regionalen Geoids für Baden-Württemberg getestet und mit dem Europäischen Gravimetrischen Quasi-Geoid 97 (EGG97) verglichen. Die Vorteile der neuen Methode für hochauflösende Geoidberechnung sind foglende: (i) ein ellipsoidisches Referenzpotentialfeld höherer Ordnung bezogen auf das World Geodetic Datum 2000 ist implementiert und vermeidet Datumsfehler jeglicher Art verglichen mit der traditionellen sphärischen Näherung, (ii) im Gegensatz zu dem Stokes-Randwertproblem werden Störpotentialdaten (Gravimetrisches Nivellement) ebenso wie Störschweredaten (National Gravity Survey) gegeben auf der (GPS) Topographischen Erdoberfläche direkt umgerechnet mittels regularisierter Fortsetzung nach unten auf das Störpotential auf dem Internationalen Referenz-Ellipsoid.
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Integrated design process for the development of semi-active landing gears for transport aircraft
(2000) Krüger, Wolf; Well, Klaus (Prof. Ph. D.)
Flugzeugfahrwerke werden zur Zeit für den seltenen Fall einer harten Landung optimiert. Die sich daraus ergebende Stoßdämpferauslegung kann zu unerwünschten Schwingungen beim Rollen über unebene Start- und Landebahnen führen. Durch Strukturschwingungen kann es zu erheblichen Komforteinbußen bei Passagieren und Crew kommen. Der zugrunde liegende Zielkonflikt zwischen der Auslegung für die Landung und derjenigen für das Rollen kann durch passive Systeme nicht vollständig gelöst werden. Semi-aktive Stoßdämpfer sind dagegen in der Lage, die Rumpfschwingungen effektiv zu verringern. Gleichzeitig stellen sie eine relativ leichte und mechanisch unkomplizierte Alternative zu herkömmlichen Systemen dar. In dieser Dissertation werden drei Regelgesetze, ein Skyhook-Regler, ein Fuzzy-Regler und ein Zustandsregler, für ein semi-aktives Bugfahrwerk entworfen. Da die Strukturelastizitäten eine wichtige Rolle spielen, werden die Regelgesetze mit Methoden des Integrierten Entwurfs ausgelegt, wobei die Eigenschaften von Rumpf, Flügeln und Fahrwerk durch die Einbindung von Modellen aus verschiedenen Fachdisziplinen berücksichtigt werden. Das Flugzeugmodell wird als elastisches Mehrkörpermodell aufgebaut. Die Regelgesetze werden in einem Programm für den Reglerentwurf ausgelegt. Beim Entwurf werden die Besonderheiten der semi-aktiven Regelung berücksichtigt. Die Regler werden in die Simulationsumgebung exportiert und die endgültigen Reglerparameter durch mehrzielige Optimierung gefunden. In einem weiteren Schritt wird die Effizienz der Regler untereinander verglichen und dem Verhalten eines passiven sowie eines voll aktiven Systems gegenübergestellt. Des Weiteren wird die Abhängigkeit der Regelqualität von den Einsatzbedingungen, sowie die Beschränkungen, die sich durch den Einsatz realistischer Stellglieder ergeben, untersucht. Schließlich werden die Vor- und Nachteile der semi-aktiven Regelung diskutiert und offene Punkte angesprochen.
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Space gravity spectroscopy : the sensitivity analysis of GPS-tracked satellite missions (case study CHAMP)
(2000) Schäfer, Christof; Grafarend, Erik W. (Prof. Dr.-Ing.habil. Dr.tech.h.c.mult. Dr.-Ing.E.h.mult.)
Die Sensitivitätsanalyse einer Satellitenbahn dient der Bestimmung der Anteile des Gravitationsfelds der Erde, die die stärksten Auswirkungen auf die Bewegung des Satelliten haben. Damit ist sie Voraussetzung sowohl für eine Bahnanalyse mit dem Ziel der Bestimmung des Schwerefelds der Erde, als auch für die Planung und Optimierung neuer Missionen zur genaueren Untersuchung des Schwerefelds. In dieser Arbeit wird eine auf einer analytischen Fourierdarstellung der heute üblichen Kugelflächenfunktionsdarstellung des Erdschwerefelds basierende Methode zur Sensitivitätsanalyse vorgestellt. Durch dieses Spektrum wird der Zusammenhang zwischen den zu bestimmenden Modellkoeffizienten und den Frequenzen in der Darstellung des Gravitationsfelds ermitttelt. Die Fourierkoeffizienten, die den sog. Lumped Coefficients sehr ähnlich sind, ergeben sich als Linearkombinationen der gewichteten Kugelflächenfunktionskoeffizienten des Erdschwerefeldmodells. Die Frequenzen finden sich in den gestörten Bahndaten, im wesentlichen den auf den Satelliten wirkenden Gravitationsbeschleunigungsvektoren, aber auch dem Bahnverlauf selbst wieder. Eine genaue Untersuchung des Spektrums entlang der Bahn liefert die dominanten Frequenzen; eine genaue Untersuchung der zugehörigen Lumped Coefficients liefert Informationen darüber, welche Gravitationsfeldkoeffizienten die stärksten Auswirkungen auf das Bahnverhalten des Satelliten haben. Die Schwere- und Magnetfeldmission CHAMP, deren Bahn mittels GPS getrackt wird, dient als Beispiel für das vorgestellte Verfahren und zeigt gleichzeitig Besonderheiten auf, die bei der Sensitivitätsanalyse von tieffliegenden Missionen (LEO-Missionen) zu erwarten sind. Die Bestimmung der entlang der Bahn auf CHAMP wirkenden Gravitationsbeschleunigungsvektoren aus den GPS-Beobachtungen Position und Geschwindigkeit erfolgt mit Hilfe eines zeitdiskreten Kalmanfilters zur Filterung und Parameterschätzung bei nicht linearen Systemen.
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Leistungsfähigkeit fahrzeugautonomer Ortungsverfahren auf der Basis von Map-Matching-Techniken
(2000) Czommer , Renate; Möhlenbrink , Wolfgang (Prof. Dr.-Ing.)
Autonome Fahrzeugnavigationssysteme, die die gesamte Ortungssensorik und das auf CD gespeicherte Straßennetz im Fahrzeug mitführen, erfordern die straßengenaue Kenntnis der Fahrzeugposition auf dem Straßennetz. Der logische Bezug zwischen Fahrzeugposition und digitaler Karte wird durch eine Karteneinpassung (map matching) hergestellt. Die beschränkte Verfügbarkeit der Satellitenverfahren in bebauten Gebieten, Reifenschlupf und die ungünstige Fehlerfortpflanzung der Koppelortung führen immer wieder zu Ortungsverlusten. Abhilfe soll durch eine Karteneinpassung geschaffen werden, die das typische Fehlerverhalten der Sensoren kompensiert. Mit den Fehlermodellen für die Sensoren Odometer (Radsensor), Magnetfeldsonde, Kreisel, Beschleunigungsmesser, GPS und DGPS werden fünf Verfahren zur Karteneinpassung entwickelt, die im Krümmungsbild, im Winkelbild oder mit ebenen Koordinaten angesetzt werden. Mit Simulationen für die Sensorsysteme Kreisel/Odometer und Kreisel/Beschleunigungsmesser und realen Messungen mit GPS, DGPS, Kreisel und Radsensoren werden diese fünf Verfahren hinsichtlich Empfindlichkeit auf Sensorfehler, Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Trassenidentifikation analysiert und bewertet. D/GPS Abschattungen erfordern eine Stützung durch Radsensoren. Messungen mit den Sensorkombinationen Kreisel mit Radsensor und Differentialodometer (mit und ohne D/GPS) können auf die Karte eingepaßt werden, wenn mindestens zwei Kurven durchfahren wurden. Die Verfahren im Winkel- oder Krümmungsbild berücksichtigen systematische Sensorfehler deutlich besser und werden mit längerer Fahrt immer genauer. Bordautonome Navigationssysteme mit Odometer und Kreisel erreichen durch die Karteneinpassung mit einer Genauigkeit von 70cm günstigere Ergebnisse als reines DGPS, so daß im Ballungsraum eine zuverlässige Karteneinpassung ohne DGPS möglich ist. Die Integration von DGPS verbessert die Genauigkeit kaum, allerdings wird die Integrität durch hybride Systeme verbessert.
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Das Hornkonzept : Realisierung eines formvariablen Tragflügelprofils zur aerodynamischen Leistungsoptimierung zukünftiger Verkehrsflugzeuge
(2000) Müller, Dietmar; Voit-Nitschmann, Rudolf (Prof. Dipl.-Ing.)
Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit dem Entwurf eines Systems zur Realisierung der formvariablen Hinterkante eines Tragflügels. Zielsetzung der formvariablen Hinterkante ist die Verbesserung der aerodynamischen Leistung zukünftiger Verkehrsflugzeuge durch eine Profilanpassung (Wölbung) mit glatten Übergängen. Bei dem hier vorgestellten sog. Hornkonzept werden mehrere hornförmige Tragkörper an dem starren Vorderkasten einer Landeklappe drehbar gelagert. Über diese Tragkörper wird eine flexible Hautstruktur gespannt, welche ihre Flexibilität aus biegeweichen Stegen erhält. Durch Drehung der Tragkörper wird der Haut die Form der Tragkörper aufgezwungen. Kennzeichnend sind die robuste und einfache Bauform, die wenigen beweglichen Bauteile und die vergleichsweise geringen Stellkräfte. Am Beispiel der A340 wird die prinzipielle Funktionsfähigkeit des Konzeptes gezeigt. Mit Finite-Elemente-Modellen wird das Steifigkeits- und Festigkeitsverhalten der einzelnen Strukturkomponenten analysiert. Es wird ein Aktuatorsystem ausgewählt, bei dem nur zwei Aktuatoren für eine Landeklappe erforderlich sind. Die Kopplung der einzelnen Tragkörper erfolgt dabei mit elastischen Stäben. Es wird gezeigt, daß sich solch ein Aktuatorsystem unter Beibehaltung aller Anforderungen realisieren läßt. Die praktische Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Hornkonzeptes erfolgt mit dem Bau eines Demonstrators. Zur Herstellung der Tragkörper aus CFK wird ein spezielles Fertigungsverfahren entwickelt, erprobt und für den Bau der drei Tragkörper am Demonstrator eingesetzt. Die Standfestigkeit der Struktur wird mit Dauerbelastungstests nachgewiesen. Die Realisierbarkeit des Hornkonzeptes für eine in die Flügelstruktur integrierte reale Landeklappe wird mit Hilfe eines Gesamtmodells untersucht. Es wird eine optimale Konfiguration gefunden, bei der die Steifigkeit der Originalklappe erreicht wird, ohne daß es zu einem Gewichtszuwachs kommt.
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Realisierung und Anwendung eines kinematischen Multi-Sensor-Meßsystems zur Bestimmung von dynamischen Bauwerksverformungen
(2001) Petzoldt, Rainer; Linkwitz, Klaus (em. Prof. Dr.-Ing. Dr. sc. Techn. h. c. Dr. h. c. )
Durch die Erweiterung der geodätischen Aufgabengebiete, insbesondere in der Ingenieurvermessung, werden zukünftig vermehrt interdisziplinäre Lösungen verlangt, die von einer Fachrichtung alleine nicht geliefert werden können. Dadurch entstehen zum Teil einfachere, schnellere und trotzdem genaue Methoden. Dies wird in der vorliegenden Arbeit veranschaulicht. Dazu werden zuerst die aus den Einzeldisziplinen stammenden Verfahren klassifiziert und anschließend ein auf diesen Verfahren basierendes neu entwickeltes Feldkalibrierverfahren für Inertialnavigationssysteme vorgestellt. Es basiert auf der Messung des Erdschwerevektors und der Erddrehrate in 24 Lagen und erlaubt die Bestimmung der Kalibrierparameter Offset, Skalenfaktor und Fehlausrichtungswinkel. Die erreichbare Genauigkeit liegt für Beschleunigungsmesser in der gleichen Größenordnung wie bei aufwendigeren Laborkalibrierungen, für Kreisel ergibt sich, bedingt durch die sehr kleine Erddrehrate, eine um ein bis drei Größenordnungen schlechtere Genauigkeit. Im zweiten Schwerpunkt der Arbeit wird am Beispiel der Messung der Deformation einer Eisenbahnbrücke während der Überfahrt eines Zuges gezeigt, daß neben der eigentlichen Messung auch die Auswertung der Meßergebnisse von einer Zusammenarbeit verschiedener Fachrichtungen profitiert. Die in den ersten Kapiteln beschriebenen Methoden werden konkret angewandt. Ausgehend von der Problembeschreibung werden Konzeption und Realisierung des Multi-Sensor-Meßsystems entwickelt und die Durchführung und Auswertung der Messungen beschrieben. Die Ergebnisse werden mit dem theoretischen Modell verglichen, wobei trotz der nur parametrischen Zeitabhängigkeit eine sehr gute Übereinstimmung festgestellt wird. Dies zeigt, daß an einem Modell, je nach Art der Fragestellung, viele wohlüberlegte Vereinfachungen vorgenommen werden können, ohne daß es seine Aussagekraft verliert.