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Nachrichtensysteme

Foto: Enno Kapitza für DLR
Foto: Enno Kapitza für DLR

Die Schwerpunkte der Abteilung Nachrichtensysteme liegen auf den Gebieten

  1. der Kommunikation für Flugzeuge, Drohnen, Eisenbahnen, Straßenfahrzeuge und Schiffe,
  2. der Navigation in schwierigen Umgebungen sowie
  3. der Schwarmexploration.

Querschnittsthemen der Abteilung sind Schätztheorie, Übertragungsverfahren und Kanalmodellierung. Die meisten unsere Themen haben systemische Aspekte. Wir entwickeln in allen Bereichen Prototypen und führen zahlreiche Messkampagnen durch. Unsere Forschungsarbeitenn eignen sich sehr gut für Promotionen. Etwa die Hälfte aller Kolleginnen und Kollegen arbeiten zurzeit an ihrer Promotion.

Im Bereich der Kommunikation betreiben wir die Entwicklung und Standardisierung von LDACS, dem künftigen, weltweiten Kommunikationsstandard für das Air Traffic Management zusammen mit zahlreichen Partnern aus dem In- und Ausland. LDACS wird den heute weltweit eingesetzten, analogen Flugfunk langfristig ersetzen. Ferner entwickeln wir Datenlinks für die Kommunikation mit unbemannten, fern gesteuerten Flugzeugen und mit autonom fliegenden Drohnen. Um innovative Bahnkonzepte (next generation train) zu ermöglichen, befassen wir uns mit neuen Kommunikationsverfahren für die Eisenbahnen und setzen unseren Fokus auf die Kommunikation zwischen Zügen (train-to-train). Für die Schifffahrt sind wir ebenfalls an der Entwicklung, Demonstration und Standardisierung neuer Übertragungsverfahren beteiligt. Die Kommunikationsanforderungen und Rahmenbedingungen für die genannten Verkehrsträger unterscheiden sich untereinander stark. Für viele unserer Arbeiten benötigen wir detaillierte Kenntnis über die Wellenausbreitung. Wir führen daher Kanalmessungen in allen relevanten Umgebungen durch (Boden-Flugzeug, Satellit-Flugzeug, Drohne-Drohne, Schiff-Schiff, Schiff-Küste, Zug-Zug, Kfz-Kfz), modellieren die Kanaleigenschaften und tragen zur Standardisierung bei der ITU-R bei.

Mit Methoden der Multisensornavigation ermöglichen wir eine genaue Indoornavigation für Fußgänger und haben das Ziel, eine Vielzahl von Sensoren des Smartphones und von „wearables“ zu verwenden, um im Inneren von Gebäuden und auch bei der vielfältigen Nutzung städtischer Verkehrsträger jederzeit eine genaue Position zu liefern. Neben dem Inneren von Gebäuden sind auch Tunnels für die Signale der Satellitennavigation unerreichbar. Daher entwickeln wir neue Verfahren, die Position von Zügen in Tunneln zu bestimmen, und nutzen dafür das entlang der Schiene stark gestörte Erdmagnetfeld mit innovativen Verfahren aus (RailSLAM). Ferner konzipieren und demonstrieren wir neue Navigationsverfahren für Schwärme von Rovern für Einsätze auf Mond und Mars.

Zur Erkundung fremder Planeten und zur Unterstützung im Katastrophenschutz entwerfen wir autonom und dezentral arbeitende Explorationsverfahren für Schwärme aus Rovern und fliegenden Plattformen. Wir setzen Schwärme ein, die sehr viel schneller explorieren können als ein einzelner Rover, die gegenüber ausfällen robust sind und die physikalische Phänomene wie zB das Austreten von Gas gleichzeitig von verschiedenen Stellen aus beobachten können.

Gruppe Aeronautische Kommunikation


Die Gruppe Aeronautische Kommunikation entwickelt digitale Funk- und Überwachungssysteme für die zivile Luftfahrt und den urbanen Lufttransport. Anwendungsbereiche für diese Systeme sind die Luftverkehrskontrolle (Air-Traffic Control, ATC), das Luftverkehrsmanagement (Air-Traffic Management, ATM), die operationelle Fluglinienkommunikation (Airline Operational Control, AOC) sowie Steuerung und Kontrolle von unbemannten Flugsystemen (Unmanned Aerial Systems, UAS) und deren Einbindung in den zivilen Luftraum (UAS Traffic Management, UTM). Auch ist die Gruppe in verschiedenen Gremien tätig.
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Gruppe Landverkehr


Die Gruppe Landverkehr erforscht neue Systeme, die robuste Navigation, Ad-hoc Kommunikationstechnologie und Informationsverarbeitung kombinieren. Wir forschen an Verkehrsanwendungen für die Sicherheit des menschlichen Lebens: Kooperative Assistenzsysteme für Autos und Kollisionsvermeidungssysteme für Autos und Züge, dynamisches Flügeln von Zügen, allgegenwärtige und kontextbezogene Fußgängernavigation, und Aktivitätserkennung von Fußgängern. Unsere Arbeiten sind experimentell, simulativ, und theoretisch. Ein Großteil unserer Aktivitäten in der Navigation betrifft die Signalverarbeitung.
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Gruppe Multimodale Navigation


Der Schwerpunkt der Gruppe „Multimodale Navigation“ liegt im Bereich der Erforschung von Lösungen für die multimodale Navigation von Fahrgästen in urbanen Umgebungen. Besonders wichtig sind die öffentlichen Verkehrsmittel und die nachhaltigen individuellen Verkehrsmittel, die die ersten-/letzten Meile dienen, wie Fahrrad, e-Scooter und zu Fuß. Die Forschungsgruppe hat eine langjährige Expertise im Bereich der Entwicklung von Sensorfusions-Verfahren zur Fußgänger-Navigation in entscheidenden urbanen Umgebungen, in denen die Satellitennavigation nicht zur Verfügung steht oder verhindert ist, wie Bahnhöfe und Flughäfen.
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Gruppe Mobile Funkübertragung


Der Forschungsschwerpunkt dieser Gruppe liegt im Bereich der Kommunikation und Navigation mit terrestrischen Funksystemen. Mit der langjährigen Expertise der Gruppe im Bereich Mobilfunk werden insbesondere Verfahren zur Positionierung mit Hilfe von Funksignalen entwickelt. Schwerpunkte dieser Entwicklungen sind die kooperative Positionierung und Channel-SLAM. Kooperative Positionierungsverfahren basieren auf der Messung von Signallaufzeiten zwischen mobilen Einheiten, beispielsweise den Smartphones im terrestrischen Mobilfunk oder den einzelnen Rovern bzw. Drohnen eines Schwarms zur Erkundung extraterrestrischer Himmelskörper wie Mond oder Mars. Mit Channel-SLAM wird die in terrestrischen Mobilfunkumgebungen allgegenwärtige Mehrwegeausbreitung von Funksignalen gezielt zur Positionierung mobiler Endgeräte ausgenutzt. Je nach Umgebung und Verfügbarkeit werden unsere Verfahren komplementär mit weiteren Navigationstechnologien, beispielsweise mit GNSS oder Inertialsensorik, ergänzt. Für maritime Anwendungen werden in der Gruppe Kommunikations- und Navigationsverfahren im VHF- und C-Band entwickelt und erprobt.
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Gruppe Cybersicherheitsarchitekturen


Die Gruppe Cybersicherheitsarchitekturen ist für den Entwurf und die prototypische Implementierung sicherer Systeme, Netzwerke und Anwendungen im Bereich der Kommunikation und Navigation verantwortlich. Domänenschwerpunkte sind hierbei die zivile Luftfahrt, der urbane Luftverkehr in Form von Unmanned Aeronautical Vehicles (UAV), die Schifffahrt, Schiene und im allgemeinen kritische Infrastrukturen. Dabei belaufen sich die Arbeiten der Gruppe zumeist auf den Schichten 2-4 des Netzwerkmodells.
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Gruppe Schwarmexploration


Der Schwerpunkt dieser Gruppe ist die Entwicklung von Algorithmen zur Exploration unbekannter Gebiete. Zur Exploration verwenden wir einen Schwarm von Rovern oder unbemannten, fliegenden Plattformen, wobei alle Elemente eines Schwarms autonom und dezentral arbeiten sollen. Unsere Arbeiten sind theoretischer und experimenteller Natur. Mit Hilfe unserer neuen Verfahren zur Schwarmexploration möchten wir die Erkundung fremder Himmelskörper deutlich verbessern und beschleunigen: Anstatt wie heute üblich einen ferngesteuerten Rover zu benutzen, operieren wir mit einem autonom operierenden Schwarm. Auch der Katastrophenschutz soll davon profitieren: Ein Schwarm fliegender Plattformen kann in kurzer Zeit und auch in abgelegenen Gebieten detailreiche Lagebilder erzeugen. Wir experimentieren mit einer Flotte von Quadrokoptern und Rovern.
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Kontakt
Prof. Dr. Uwe-Carsten Fiebig
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Kommunikation und Navigation
, Nachrichtensysteme
Tel.: +49 8153 28-2835

Fax: +49 8153 28 2676


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