Array Processing für Satellitennavigationssysteme

Prinzip der Antennendiagramm-formung oder Digital Beamforming

Entscheidend für den Einsatz von Satellitennavigationssystemen (GNSS, Global Navigation Satellite System) wie GPS oder Galileo für sicherheitskritische Anwendungen ist eine hochgenaue und höchst zuverlässige Laufzeitmessung eines Navigationssignals zwischen den einzelnen Satelliten und einem Navigationsempfänger (LOSS, Line-of-sight signal). Hierzu muss der Navigationsempfänger eine genaue Schätzung von Synchronisationsparametern, nämlich von relativer Verzögerung, Dopplerfrequenz und Trägerphase des Empfangssignals durchführen. Die Laufzeitmessung wird durch eine Reihe von Fehlereinflüssen, wie Ionosphären- und Troposphärenfehler beeinflusst, die jedoch zum Beispiel durch eine Zweifrequenzmessung oder durch Informationsaustausch mit einem das Nutzergebiet umspannende Monitoringnetzwerk gut beseitigt werden können. Hingegen können Signalstörungen durch Mehrwegeausbreitung und Interferenz einen sehr starken Fehler in der Laufzeitmessung mit konventionellen Methoden verursachen, wobei diese Art der Fehlereinflüsse überwiegend von der spezifischen Signalumgebung des Nutzers abhängen und somit nur durch den  Empfänger selbst bekämpft werden können. In den letzten Jahren hat sich der Einsatz von Arrayantennen zusammen mit geeigneten Signalverarbeitungsmethoden, wie adaptive Antennendiagrammformung (Digital Beamforming) und Array-Processing-Methoden zur effektiven und höchst zuverlässigen Unterdrückung von Mehrwege- und Interferenzempfang als eine der Schlüsseltechnologien erwiesen.
Die Gruppe Algorithmen und Endgeräte entwickelt leistungsstarke und innovative Verfahren zur räumlichen Filterung (Digital Beamforming) und Array-Processing-Methoden (z.B. hoch auflösende Schätzverfahren) für die hochgenaue Synchronisation von Navigationsempfängern auch unter schwierigsten Empfangsbedingungen. Die entwickelten Methoden werden in einem Softwareempfänger und in Experimentalsystemen implementiert und  getestet.