Klarere Signale für bessere globale Ortung
Multipath-Interferenz tritt häufig in Umgebungen wie Wäldern oder am Horizont auf, wo Reflexionen von der Erdoberfläche problematisch werden. Obwohl moderne GPS-Empfänger bei LOS-Bedingungen über hohe Genauigkeit verfügen, bleibt Multipath-Interferenz eine bedeutende Fehlerquelle im globalen Satellitennavigationssystem (GNSS). Sie behindert die Algorithmen zur Berechnung der Zeitverzögerung, die für Ortungsdienste von zentraler Bedeutung sind. Im Rahmen des Projekts DISAP (Displacement synthetic aperture antenna advanced technology demonstrator) entwickelte ein EU-finanziertes Konsortium erfolgreich ein Konzept für einen Empfänger, der Multipath-Interferenz und Spoofing-Signale (vorsätzlich erzeugte Interferenz) dämpft. Verfahren mit synthetischer Apertur, bei denen Daten von verschiedenen Sensoren – oder von einem sich bewegenden Sensor – kombiniert werden, sind bei Radarsystemen weit verbreitet. Die DISAP-Wissenschaftler passten dieses Konzept an GNSS-Empfänger an, indem sie den bereits existierenden Softwarereceiver eines Projektpartners anpassten. Dieses neuartige Konzept wird die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des GNSS-Trackings steigern und Szenarien ausschließen, in denen GNSS-Navigation vollkommen unmöglich wird. Zwei Prototypen wurden hergestellt und validiert, eine rotierende Antenne mit einem Radius von 50 cm und eine vertikale Antenne mit einer Höhe von maximal 1,4 m. Erstere wurde für den Betrieb in Wäldern oder Gebäuden entworfen. Letztere ist als GNSS-Referenzstation gedacht, um präzise Höhenmessungen zu ermöglichen. Dies sind etwa lokale GNSS-Stationen an Flughäfen, welche GNSS-Korrekturdaten an sich nähernde Flugzeuge senden, um sicheren Anflug und Landung sicherzustellen. Die gesamte Signalverarbeitung wird mit einem PC in Echtzeit durchgeführt, und beide Systeme unterstützen Standard-Satellitensignale (GPS L1, L2P, L2C, L5 und Galileo E1, E5a). Die Antennen wurden an einen speziell angefertigten Multipath-Prüfstand auf einem Hausdach mit guter Sichtlinie und Leistung im Vergleich zu einer statischen Antenne getestet. Es wurde belegt, dass die DISAP-Antennen 70–80 % der Multipath-Interferenz unterdrücken. Darüber hinaus konnten mit beiden Antennen Spoofing-Signale als solche erkannt und gedämpft werden. Die DISAP-Empfänger und -Antennen sind betriebsbereit, und durch Nachfolgeprojekte soll die ausgereifte Technologie vermarktet werden. Eine deutlich verbesserte globale Ortung kann für zahlreiche schwierige und sicherheitskritische Anwendungen von Vorteil sein.
Schlüsselbegriffe
Multipath-Interferenz, GPS, GNSS, synthetische Apertur, Signalverarbeitung, Spoofing-Signal
