- abstract

- fazit
- bewertung sapos vs rtk2go fertig

020_abstract.tex

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 \chapter*{Überblick}
 
 	\section*{Kurzfassung}
+		In dieser Arbeit wird untersucht, wie gut sich ein Rover autonom mit Satellitennavigation navigieren lässt. Dafür wird eine Referenzstation errichtet, welche die Aufgabe hat, mit Korrekturdaten die Genauigkeit der Positionsbestimmung des Rovers von dem Meterbereich in den einstelligen Zentimeterbereich zu verlagern. Die Leistung dieser Station wird mit einem Anbieter von Korrekturdaten verglichen. Der Rover wird mit einem Gyroskop erweitert und die benötigte Software für Navigation sowie Korrekturdatenempfang wird implementiert.
+		\par
+		Es hat sich gezeigt, dass die einfache autonome Navigation mit dieser Methode erfolgreich umgesetzt werden konnte. Allerdings unterliegt dieses System mehreren Abhängigkeiten, wie einer mobilen Internetverbindung, gutem Wetter und einer freien Strecke. Die errichtete Referenzstation zeigte in der Untersuchung gegenüber der Alternative im 40 km Radius eine ähnliche bis leicht bessere Leistung.
 
 	\section*{Abstract}
+		This thesis investigates how well a rover can navigate autonomously using satellite navigation. For this purpose, a reference station is set up, which has the task of using correction data to shift the accuracy of the rover's positioning from the meter range to the single-digit centimeter range. The performance of this station will be compared with a provider of correction data. The rover will be extended with a gyroscope and the necessary software for navigation and correction data receiving will be implemented.
+		\par
+		It was shown that simple autonomous navigation could be successfully implemented using this method. However, this system is subject to several dependencies, such as a mobile internet connection, good weather and a free route. In the analysis, the reference station set up showed similar to slightly better performance compared to the alternative in a 40 km radius.

030_einleitung.tex

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 		Mit dieser Genauigkeit ist es etwa möglich, kartografische Aufgaben mit GNSS und RTK zu bewältigen. Neben anderen Industriezweigen profitiert die Landwirtschaft ebenfalls von dieser Technologie, indem Traktoren damit in der Spur gehalten werden und so die Felder effizienter bewirtschaften können. Neben der professionellen Landwirtschaft kommt RTK inzwischen auch in kleineren Gärten zum Einsatz in Form von autonomen Rasenmähern. Diese können dadurch ohne physische Begrenzungen im Garten navigieren und gewünschte Schnittmuster erzeugen \cite[]{rasenRtk}.
 
 	\section{Zielsetzung}
+		\label{sec:zielsetzung}
 		Die Ziele lassen sich in drei Arbeitsbereiche unterteilen, welche zusammengenommen ein bereits bestehendes Projekt über ein Fahrzeug so erweitern sollen, dass dieses eine Patrouillenfahrt um ein Gebäude oder anderen Bereich ausführen kann.
 		\par
 		Der erste Bereich widmet sich der Bereitstellung einer Referenzstation zur Erzeugung von Korrekturdaten, mit deren Hilfe es GNSS-Modulen möglich ist, Positionsbestimmungen im Zentimeterbereich durchzuführen. Der Installationsort einer solchen Station unterliegt mehreren Anforderungen, welche berücksichtigt werden müssen. Durch die Bindung an einen bestimmten Installationsort muss adäquate Hardware ausgewählt werden. Weiterhin sollen die erzeugten Daten öffentlich zur Verfügung gestellt werden, damit das System auch über diese Arbeit hinaus einen Mehrwert bietet.

040_3_2_grundlagen_protokolle_gnss.tex

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 		Sobald die Signale die Ionosphäre durchquert haben, treffen diese erst auf die Stratosphäre und anschließend auf die Troposphäre, in welcher sich typischerweise der Empfänger befindet. In der Strato- und Troposphäre wird das Signal hauptsächlich durch die Zusammensetzung der Gase, dem Luftdruck und der Temperatur in diesen Schichten beeinflusst. Diese Zusammensetzung ist allerdings über den Planeten verteilt relativ homogen, weshalb dieser Fehler gut kalkuliert werden kann. In Troposphäre stellt die Luftfeuchtigkeit ein zusätzliches Hindernis für den Signallaufweg dar. Dieser Fehler ist orts- und zeitabhängig und deshalb schwerer zu modellieren. Es gibt mehrere Modelle zur Berechnung des aktuell wirkenden Einflusses, hier zu nennen wären das Modell von Hopfield und das Modell von Saastamoinen, wie von Bauer \cite[131]{Bauer2018} beschrieben.
 
 	\subsubsection{Andere Fehlerquellen}
-		In der folgenden List werden mögliche Fehlerquellen dargestellt, welche eine Positionsbestimmung behindern können:
+		In der folgenden Liste werden mögliche Fehlerquellen dargestellt, welche eine Positionsbestimmung behindern können:
 
 		\begin{itemize}
 			\item \textbf{Mehrwegeausbreitung} beschreibt den Umstand, dass die Antenne das Signal des Satelliten auf mindestens zwei Wegen empfängt. Der erste Weg ist der vorgesehene direkte vom Satelliten zu dem Empfänger. Die anderen Wege stammen von Reflexionen des Signals. Die unerwünschten Reflexionen können meist dadurch erkannt werden, dass die Dämpfung des Signals deutlich höher als die des direkt empfangenen Signals ist.

065_1_bewertung.tex

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 		\subsection{Vergleich der Korrekturdatenqualität durch Nutzung von Sapos}
 			Im Folgenden sollen die Positionsbestimmungen des GNSS-Moduls mit unterschiedlichen Quellen für die Korrekturdaten verglichen werden. Es werden wie im Abschnitt zuvor die eigene Referenzstation und der Sapos Dienst in Anspruch genommen.
 			\par
-			Für diese Tests wurde das GNSS-Modul von dem Rover entfernt und wird über den Computer mit dem \texttt{u-center} Programm gesteuert. Dies ermöglicht eine bessere Auswertung und ein komfortableres Wechseln des Casters, da das u-center ebenfalls einen Ntrip-Client implementiert hat. Zusätzlich kann in der Oberfläche mit einem Klick ein Kaltstart oder Resets des Moduls ausgelöst werden. Dies wird zwischen jedem Messdurchgang ausgeführt.
+			Für diese Tests wurde das GNSS-Modul von dem Rover entfernt und wird über den Computer mit dem \texttt{u-center} Programm gesteuert. Dies ermöglicht eine bessere Auswertung und ein komfortableres Wechseln des Casters, da das u-center ebenfalls einen Ntrip-Client implementiert hat. Zusätzlich kann in der Oberfläche mit einem Klick ein Kaltstart oder Reset des Moduls ausgelöst werden. Dies wird zwischen jedem Messdurchgang ausgeführt.
 			\par
-			Es werden Messungen in verschiedene Entfernungen von der Referenzstation vorgenommen, dabei wird die Entfernung mit jedem Standortwechsel erhöht. An jedem Standort wird jeder Caster dreimal hintereinander gemessen. Vor jeder Messung wird dem Modul zwei Minuten Zeit gelassen. Dadurch kann das Modul vor dem Testbeginn bereits Daten von den Satelliten sammeln.
+			Es werden Messungen in verschiedenen Entfernungen von der Referenzstation vorgenommen, dabei wird die Entfernung mit jedem Standortwechsel erhöht. An jedem Standort wird jeder Caster dreimal hintereinander gemessen. Vor jeder Messung wird dem Modul zwei Minuten Zeit gelassen. Dadurch kann das Modul vor dem Testbeginn bereits Daten von den Satelliten sammeln.
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-			Sobald das GNSS-Modul mit Korrekturdaten versorgt wird, beginnt die Zeitmessung. Dabei wird die Zeit gemessen, bis das Modul den Status \texttt{Float} und anschließend \texttt{Fix} anzeigt. Wenn eine Fix-Lösung gefunden wurde und mindestens 25 Satelliten sichtbar sind, wird der Drift der Position fünf Minuten lang in der \texttt{Deviation Map} beobachtet. In dem u-center kann eine Tabelle mit Statistiken abgerufen werden, von dort werden die Daten entnommen. Die gesammelten Daten werden vor beginn der fünf Minuten gelöscht. Dadurch fließen nur die durch Korrekturdaten beeinflussten Positionslösungen in die Statistik ein.
+			Sobald das GNSS-Modul mit Korrekturdaten versorgt wird, beginnt die Zeitmessung. Dabei wird die Zeit gemessen, bis das Modul den Status \texttt{Float} und anschließend \texttt{Fix} anzeigt. Wenn eine Fix-Lösung gefunden wurde und mindestens 25 Satelliten sichtbar sind, wird der Drift der Position fünf Minuten lang in der \texttt{Deviation Map} beobachtet. In dem u-center kann eine Tabelle mit Statistiken abgerufen werden, welche als Datenquelle dient. Die gesammelten Daten werden vor Beginn der fünf Minuten gelöscht. Dadurch fließen nur die durch Korrekturdaten beeinflussten Positionslösungen in die Statistik ein.
 			\par
 			Bei den Ergebnissen des Sapos Dienst werden über den gesamten Test hinweg gleichbleibende Ergebnisse erwartet, da die Korrekturdaten automatisch an die aktuelle Position des Empfängers angepasst werden. Die Ergebnisse der eigenen Referenzstation sollten sich mit steigender Entfernung zu der Referenzstation verschlechtern, weil die erzeugten Daten nicht mehr zu dem Standort des Empfängers passen. Eine deutlich sichtbare Verschlechterung wird ab einer Entfernung von 10 km erwartet.
 			\par
-			Die Zeitmessungen werden händisch ausgeführt, daher werden die Messwerte der menschlichen Reaktionszeit unterliegen. Da diese jedoch relative gleichbleibend ist, tritt der Fehler gleichmäßig über die Messwerte verteilt auf. Der Fehler ist dementsprechend absolut vorhanden, ist jedoch für die relative Auswertung vernachlässigbar. Die Umweltbedingungen während der Messungen können nicht kontrolliert werden und können zu Messfehlern beitragen. Bei der Standortwahl für die Messungen wird möglichst versucht freie Flächen zu benutzen, um eine Abschattung der Antenne zu verhindern.
+			Die Zeitmessungen werden händisch ausgeführt, daher werden die Messwerte der menschlichen Reaktionszeit unterliegen. Da diese jedoch relative gleichbleibend ist, tritt der Fehler gleichmäßig über die Messwerte verteilt auf. Der Fehler ist dementsprechend absolut vorhanden, ist jedoch für die relative Auswertung vernachlässigbar. Die Umweltbedingungen während der Messungen können nicht kontrolliert werden und können zu Messfehlern beitragen. Bei der Standortwahl für die Messungen wird möglichst versucht, freie Flächen zu benutzen, um eine Abschattung der Antenne zu verhindern.
 			\par
 			Alle gesammelten Messdaten werden im Anhang \ref{cha:messergenisse} dargestellt. In der folgenden Tabelle \ref{tab:vergleichZusammenfassung} werden nur die für die Auswertung relevanten Daten in zusammengefasster Form angegeben.
 
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 			Aus den Messergebnissen können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden:
 
 			\begin{itemize}
-				\item Der erwartete Vorteil bei der Verwendung des Sapos Dienst bei höhere Entfernung ist nicht zu erkenn. Bei der maximalen Entfernung von 40 km ist der Drift bei beiden Castern nahezu identisch.
+				\item Der erwartete Vorteil bei der Verwendung des Sapos Dienst bei höherer Entfernung ist nicht zu erkennen. Bei der maximalen Entfernung von 40 km ist der Drift bei beiden Castern nahezu identisch.
 				\item Wenn die Drifts von jeweils einem Caster über alle Entfernung gemittelt werden, schneidet rtk2go um fast einen Zentimeter besser ab.
 				\item Errechnet man die gleichen Mittelwerte für die Zeit bis zur Fix-Lösung, erreicht rtk2go ebenfalls einen fast eine Sekunde schnelleren Wert.
-				\item Die Messergebnissen scheinen eher von der Umgebung des Teststandorts, als der Entfernung zu der Referenzstation, abhängig zu sein.
+				\item Die Messergebnisse scheinen eher von der Umgebung des Teststandorts, als der Entfernung zu der Referenzstation, abhängig zu sein.
 			\end{itemize}

070_resuemee.tex

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 		\par
 		Bevor die Entwicklung der eigentlichen Navigation beginnen konnte, musst noch das Gyroskop dem Rover hinzugefügt werden. Ein konstruierter Halter befestigt dieses am Rover und die Verbindung wurde über den dafür bereitstehenden I2C-Bus hergestellt. Die Werte des Gyroskops werden über die Klasse der Sensorverwaltung verfügbar gemacht. Der Navigationsalgorithmus verfährt nach dem Schema, den Rover zunächst auf den Zielpunkt auszurichten und dann auf diesen zuzufahren, bis die Abweichung der Ausrichtung zu groß ist. In diesem Fall wird von vorn begonnen. Damit dem Navigationsalgorithmus Zielpunkte zur Verfügung stehen, welche nach einander abgefahren werden können, wurde die Erstellung und Verwaltung von Routen implementiert. Die Routen bestehen aus Punkten, welche die eigentlichen Koordinaten speichern. Die Verwaltung der Routen bietet neben anderen Funktionen die Möglichkeiten, einzelne Routen über eine API extern zu verwalten und damit immer wieder abrufbar machen.
 		\par
-		Nach der vollständigen Implementierung der geforderten Funktionalitäten konnten mit der Evaluation begonnen werden. Dabei wurden verschiedene Tests ausgeführt. Mit diesen sollte zunächst die Funktion der Implementierungen geprüft werden. Überdies wurde untersucht, ob sich ein unterscheidbares Verhalten einstellt, wenn die Quelle der Korrekturdaten von der errichteten Referenzstation auf den Sapos Dienst geändert wird. Die Erkenntnisse aus diesen Untersuchen werden im nächsten Abschnitt, dem Fazit, erläutert.
+		Nach der vollständigen Implementierung der geforderten Funktionalitäten konnten mit der Evaluation begonnen werden. Dabei wurden verschiedene Tests ausgeführt. Mit diesen sollte zunächst die Funktion der Implementierungen geprüft werden. Überdies wurde untersucht, ob sich ein unterscheidbares Verhalten einstellt, wenn die Quelle der Korrekturdaten von der errichteten Referenzstation auf den Sapos Dienst geändert wird. Die Erkenntnisse aus diesen Untersuchungen werden im nächsten Abschnitt, dem Fazit, erläutert.
 
 	\section{Fazit}
-		Ergebnisse eigene vs andere Station
-		Eigene Station sinnvoll?
-		Kompass erweiterung sinnvoll?
-		Navigationsleistung des Rovers. Nicht vollständig; Kommt noch.
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+		Dieses Fazit misst sich an der Zielsetzung aus Abschnitt \ref{sec:zielsetzung}. Der Themenbereich rund um die Referenzstation wurde als erstes Ziel festgesetzt und daher auch zu Anfang dieser Arbeit umgesetzt. Dadurch weist dieser Teil die längste Erprobungszeit auf. Die Station entspricht den Erwartungen und erfüllt ihre Aufgabe. Ein Ausfall nach zweimonatiger Laufzeit zeigte mögliche Schwächen der Anlage bei hohen Temperaturen auf. Überdies wurden Informationen gewonnen, welche für Verbesserungen an der Referenzstation herangezogen werden können. Diese werden mit anderen Vorschlägen im nächsten Abschnitt \ref{sec:ausblick} dargelegt. Aus den vergleichenden Messungen in einem 40 km Radius zwischen dieser Station und dem Sapos Dienst ging ein kleiner Vorteil für die Lösung dieser Arbeit hervor. Dieser gemessene Vorteil kann allerdings nicht für jedes Einsatzszenario angenommen werden. Im Betrieb des Rovers ergeben sich keine funktionalen Unterschiede anhand der Korrekturdatenquelle. Deshalb ist die Referenzstation hauptsächlich durch nicht funktionale Aspekte von Vorteil. Aufgrund der Hardwarekontrolle ist keine Abhängigkeit zu anderen Dienstleistern gegeben. Es können eigene Projekte umgesetzt und alternative Übertragungsmöglichkeiten erprobt werden.
+		\par
+		Bei den Testungen des für den Rover implementierten Ntrip-Clients konnten beide Datenquellen mit der Revision 1 und 2 des Protokolls erfolgreich getestet werden.
+		\par
+		Die Erweiterungen des Rovers konnten alle ausgeführt werden, sodass der Rover nun autonom aufgezeichnete Routen abfahren kann. Die Navigation des Rovers greift dabei auf die Sensoren und die Implementierung der Routen zurück. Durch die Möglichkeit der Speicherung über die API konnte eine flexible Verwaltung der Routen erschaffen werden. Während der aktiven Navigation verfehlt der Rover gelegentlich die Zielpunkte, kann dies jedoch korrigieren. Die Funktionalität des Rovers ist von einer Internetverbindung und dem sauberen Empfang der GNSS-Signale abhängig und lässt sich daher als sehr vulnerabel betrachten.
+		\par
+		Der zusätzliche Sensor in Form des Gyroskops trägt dazu bei, den Rover mit weniger Aufwand während einer Navigation auszurichten und ist darüber hinaus weniger anfällig für Störungen als das Magnetometer. Dieses erleichtert jedoch die erste Ausrichtung des Rovers. Daher lassen sich beide Sensoren als sinnvoll eingesetzt betrachten.
+		\par
+		Zusammengenommen lässt sich aus der Bewertung schließen, dass das Projekt erfolgreich durchgeführt wurde und dabei Erkenntnisse für Verbesserungen und zukünftige Projekte gewonnen wurden.
 
 	\section{Ausblick}
 		\label{sec:ausblick}
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 			Das Projekt \texttt{RTKBase} ist auf GitHub \cite[]{rtkbase} verfügbar. Dabei handelt es sich um eine Webapplikation, welche die Verwaltung einer Referenzstation vereinfachen soll. Dazu werden mehrere Services auf dem System gestartet, mit denen es möglich ist, die Korrekturdaten an mehrere Dienste weiterzugeben. Auf der Weboberfläche können diese Dienste verwaltet werden. Außerdem kann die Position der Antenne sowie die Pegel der empfangenen Satelliten angezeigt werden. Zusätzlich kann über das Terminal, die Verbindung zu dem GNSS-Modul freigegeben werden, sodass dieses etwa direkt im u-center über das Netzwerk eingebunden werden kann.
 			\par
 			Mit diesem Projekt könnte die Qualität der Referenzstation verbessert werden, weil so das Monitoring und die Wartbarkeit vereinfacht werden würden. Zusätzlich würde dadurch eine gewisse Erweiterbarkeit dem System hinzugefügt werden, da dadurch weitere Dienste mit Korrekturdaten versorgt werden könnten.
+
+		\subsection{Temperaturbeständigkeit der Referenzstation}

Notes.txt

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 Fehlende Abschnitte:
-    Kurzfassung / Abstract
     - Einleitung
         - Bild vom Rover
     - Bewertung
@@ -8,8 +7,15 @@ Fehlende Abschnitte:
         - Rover
         
     - Resümee
-        - Fazit
+        - Temperaturbeständigkeit der Referenzstation
 
     - Anhang
+        - cd
 
     Bug für refs finden
+
+    Datum bis Ausfall für Referenzstation ändern
+    Latex Quellenverzeichnis mit 1 Anfangen
+    Bild einer Route in Maps
+    Gleichungen Quellenangaben
+    Erklärung Spalten Vergleichstabelle