Experimentelle Validierung eines Georeferenzierungssystem für ein helikoptergestütztes Bodenradarsystem

Abstract

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung des an der ETH Zürich entwickelten Airborne Ice Radar Systems (AIR-ETH), einem Messsystem zur genauen Bestimmung der Gletschermächtigkeit. Das AIR-ETH liefert georeferenzierte Daten als Helikopter-gestütztes Bodenradarsystem. Diese Bachelorarbeit baut auf der Arbeit von Lardon (2022) auf. Insbesondere wird die Implementierung des auf Sensorfusion basierenden Georeferenzierungssystems unter Verwendung eines Extended-Kalman-Filters behandelt. Zwei von Lardon identifizierte, kritische Herausforderungen werden in dieser Arbeit behandelt. Erstens wurde ein Problem mit Ausreissern bei bestimmten Richtungsänderungen untersucht, das bisher zu wiederholten Konvergenzzeiten für die Navigationslösung geführt hat. Zweitens wurde die ausschliessliche Verwendung von Epochen mit vier Antennen überarbeitet, da theoretisch nur drei Beobachtungen für die Bestimmung der Lage und Position notwendig sind. Ausserdem wurde ein neuer, von VAW entwickelter, gewichtsoptimierter GFK-Rahmen experimentell validiert. Durch eine Modifikation der Behandlung von Richtungsänderungen in der Innovationsmatrix des Kalman-Filters konnte das Konvergenzzeitproblem erfolgreich gelöst werden, was zu einer verbesserten Navigationslösung insbesondere in bestimmten Flugrichtungen (Nord/Süd) führt. Durch die Berechnung der Position mit nur drei gleichzeitigen GNSS-Beobachtungen konnte die Anzahl der verfügbaren Epochen erhöht und damit die Verfügbarkeit des Systems verbessert werden. Auch die Benutzerfreundlichkeit der Software wurde durch die Einführung eines Kontrollfensters und die Erstellung einer umfassenden Dokumentation verbessert. Zusammenfassend stellt diese Arbeit einen wichtigen Schritt zur Optimierung der Leistungsfähigkeit von AIR-ETH dar und bereitet den Weg für effektivere und genauere Gletscherdickenmessungen.