QGyro - Schlussbericht zum Verbundvorhaben Quanten-Inertialsensorsystem: Förderkennzeichen 50RK1957

Research output: Book/ReportProject report/research reportResearch

Authors

  • Steffen Schön
  • Sven Abend
  • Edgar von hinüber
  • Benjamin Tennstedt
  • Nicolai Ben Weddig
  • Jan Philipp Barbey
  • Matthias Gersemann
  • Tobias Kersten
  • Yueyang Zou
  • Ashwin Rajagopalan
  • Alexander Löwer
  • Ernst Maria Rasel

External Research Organisations

  • iMAR Navigation GmbH
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Details

Original languageGerman
Number of pages74
Publication statusPublished - 4 Sept 2023

Abstract

Das Verbundvorhaben QGyro (Quanten-Inertialsensorsystem) ist ein Teil der High-Tech-Strategie der Bundesregierung und erhält Finanzierung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit Unterstützung der Raumfahrtagentur am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR e.V. (Förderkennzeichen 50 RK 1957). Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden mithilfe der Quantentechnologie innovative Konzepte für die Navigation von kinematischen Plattformen entwickelt.

Das Hauptziel des Projekts ist die Untersuchung von Hybridansätzen zur Inertialsensorik, bei der Quantensensoren mit klassischen inertialen Messeinheiten kombiniert werden, um Fehler in der Positionsbestimmung zu reduzieren. Ein Hauptaugenmerk lag auf der Entwicklung neuartiger Quantensensoren. Ein erster Ansatz war die Schaffung eines einachsigen, quantenbasierten Inertialsensors als Proof-of-Concept. Dies beinhaltet den Sensorkopf, aber auch die Peripherie, wie Lasersysteme und Elektronik. Darüber hinaus wurden Entwicklungen in Richtung von sechsachsigen quantenbasierten Intertialsensoren angestoßen und Realisierungskonzepte erarbeitet.

Für die Inertialnavigation bei Kombination von Quanten-Inertialsensoren und klassischer Inertialsensorik wurde der sog. Atom-Strap-Down Algorithmus designt und implementiert. Er wurde in umfangreichen Simulationsstudien getestet, optimiert und validiert. Darüber hinaus konnte er auf reale Daten erfolgreich angewandt werden, wobei bei der Generierung des Hybridszenarios die CAI-Beobachtungen mit einer navigation-grade IMU emuliert wurden.

Die erfolgreiche Umsetzung wurde in enger Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen an der Leibniz Universität Hannover (Institut für Erdmessung, Institut für Quantenoptik) sowie etablierten Unternehmen wie der iMAR GmbH erreicht. Das Projekt QGyro trägt dazu bei, die High-Tech-Strategie der Bundesregierung im Bereich der Quantentechnologie und Navigation voranzutreiben.

Keywords

    Quantum Sensors, Inertial Navigation, Sensor Systematics, Kinematics, Filtering Algorithms, Cold Atom Interferometry

ASJC Scopus subject areas

Research Area (based on ÖFOS 2012)

  • TECHNICAL SCIENCES
  • Environmental Engineering, Applied Geosciences
  • Geodesy, Surveying
  • Satellite geodesy
  • TECHNICAL SCIENCES
  • Environmental Engineering, Applied Geosciences
  • Geodesy, Surveying
  • Geodesy

Sustainable Development Goals

Cite this

QGyro - Schlussbericht zum Verbundvorhaben Quanten-Inertialsensorsystem: Förderkennzeichen 50RK1957. / Schön, Steffen; Abend, Sven; von hinüber, Edgar et al.
2023. 74 p.

Research output: Book/ReportProject report/research reportResearch

Schön, S, Abend, S, von hinüber, E, Tennstedt, B, Weddig, NB, Barbey, JP, Gersemann, M, Kersten, T, Zou, Y, Rajagopalan, A, Löwer, A & Rasel, EM 2023, QGyro - Schlussbericht zum Verbundvorhaben Quanten-Inertialsensorsystem: Förderkennzeichen 50RK1957. https://doi.org/10.15488/14705
Schön, S., Abend, S., von hinüber, E., Tennstedt, B., Weddig, N. B., Barbey, J. P., Gersemann, M., Kersten, T., Zou, Y., Rajagopalan, A., Löwer, A., & Rasel, E. M. (2023). QGyro - Schlussbericht zum Verbundvorhaben Quanten-Inertialsensorsystem: Förderkennzeichen 50RK1957. https://doi.org/10.15488/14705
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Schön, Steffen ; Abend, Sven ; von hinüber, Edgar et al. / QGyro - Schlussbericht zum Verbundvorhaben Quanten-Inertialsensorsystem : Förderkennzeichen 50RK1957. 2023. 74 p.
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TY - BOOK

T1 - QGyro - Schlussbericht zum Verbundvorhaben Quanten-Inertialsensorsystem

T2 - Förderkennzeichen 50RK1957

AU - Schön, Steffen

AU - Abend, Sven

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AU - Weddig, Nicolai Ben

AU - Barbey, Jan Philipp

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AU - Kersten, Tobias

AU - Zou, Yueyang

AU - Rajagopalan, Ashwin

AU - Löwer, Alexander

AU - Rasel, Ernst Maria

N1 - Das Verbundvorhaben wurde finanziert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK und begleitet durch die Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. unter der Projektnummer: 50RK1957.

PY - 2023/9/4

Y1 - 2023/9/4

N2 - Das Verbundvorhaben QGyro (Quanten-Inertialsensorsystem) ist ein Teil der High-Tech-Strategie der Bundesregierung und erhält Finanzierung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit Unterstützung der Raumfahrtagentur am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR e.V. (Förderkennzeichen 50 RK 1957). Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden mithilfe der Quantentechnologie innovative Konzepte für die Navigation von kinematischen Plattformen entwickelt.Das Hauptziel des Projekts ist die Untersuchung von Hybridansätzen zur Inertialsensorik, bei der Quantensensoren mit klassischen inertialen Messeinheiten kombiniert werden, um Fehler in der Positionsbestimmung zu reduzieren. Ein Hauptaugenmerk lag auf der Entwicklung neuartiger Quantensensoren. Ein erster Ansatz war die Schaffung eines einachsigen, quantenbasierten Inertialsensors als Proof-of-Concept. Dies beinhaltet den Sensorkopf, aber auch die Peripherie, wie Lasersysteme und Elektronik. Darüber hinaus wurden Entwicklungen in Richtung von sechsachsigen quantenbasierten Intertialsensoren angestoßen und Realisierungskonzepte erarbeitet.Für die Inertialnavigation bei Kombination von Quanten-Inertialsensoren und klassischer Inertialsensorik wurde der sog. Atom-Strap-Down Algorithmus designt und implementiert. Er wurde in umfangreichen Simulationsstudien getestet, optimiert und validiert. Darüber hinaus konnte er auf reale Daten erfolgreich angewandt werden, wobei bei der Generierung des Hybridszenarios die CAI-Beobachtungen mit einer navigation-grade IMU emuliert wurden.Die erfolgreiche Umsetzung wurde in enger Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen an der Leibniz Universität Hannover (Institut für Erdmessung, Institut für Quantenoptik) sowie etablierten Unternehmen wie der iMAR GmbH erreicht. Das Projekt QGyro trägt dazu bei, die High-Tech-Strategie der Bundesregierung im Bereich der Quantentechnologie und Navigation voranzutreiben.

AB - Das Verbundvorhaben QGyro (Quanten-Inertialsensorsystem) ist ein Teil der High-Tech-Strategie der Bundesregierung und erhält Finanzierung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit Unterstützung der Raumfahrtagentur am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR e.V. (Förderkennzeichen 50 RK 1957). Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden mithilfe der Quantentechnologie innovative Konzepte für die Navigation von kinematischen Plattformen entwickelt.Das Hauptziel des Projekts ist die Untersuchung von Hybridansätzen zur Inertialsensorik, bei der Quantensensoren mit klassischen inertialen Messeinheiten kombiniert werden, um Fehler in der Positionsbestimmung zu reduzieren. Ein Hauptaugenmerk lag auf der Entwicklung neuartiger Quantensensoren. Ein erster Ansatz war die Schaffung eines einachsigen, quantenbasierten Inertialsensors als Proof-of-Concept. Dies beinhaltet den Sensorkopf, aber auch die Peripherie, wie Lasersysteme und Elektronik. Darüber hinaus wurden Entwicklungen in Richtung von sechsachsigen quantenbasierten Intertialsensoren angestoßen und Realisierungskonzepte erarbeitet.Für die Inertialnavigation bei Kombination von Quanten-Inertialsensoren und klassischer Inertialsensorik wurde der sog. Atom-Strap-Down Algorithmus designt und implementiert. Er wurde in umfangreichen Simulationsstudien getestet, optimiert und validiert. Darüber hinaus konnte er auf reale Daten erfolgreich angewandt werden, wobei bei der Generierung des Hybridszenarios die CAI-Beobachtungen mit einer navigation-grade IMU emuliert wurden.Die erfolgreiche Umsetzung wurde in enger Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen an der Leibniz Universität Hannover (Institut für Erdmessung, Institut für Quantenoptik) sowie etablierten Unternehmen wie der iMAR GmbH erreicht. Das Projekt QGyro trägt dazu bei, die High-Tech-Strategie der Bundesregierung im Bereich der Quantentechnologie und Navigation voranzutreiben.

KW - Quantensensorik

KW - Inertialnavigation

KW - Sensorsysteme

KW - Kinematik

KW - Filterungsalgorithmen

KW - Cold Atom Interferometrie

KW - Quantum Sensors

KW - Inertial Navigation

KW - Sensor Systematics

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U2 - 10.15488/14705

DO - 10.15488/14705

M3 - Projektbericht/Forschungsbericht

BT - QGyro - Schlussbericht zum Verbundvorhaben Quanten-Inertialsensorsystem

ER -