Moderne globale Satellitennavigationssysteme (GNSSs, Global Navigation Satellite Systems), beispielsweise das amerikanisches GPS und das zukünftige europäische Galileo, nutzen die so genannte Spread Spectrum Technologie: Die Navigationsnachricht wird mit einem für jeden Satelliten einzigartigen Pseudorandom-Noise (PRN) Code gespreizt, bevor sie von dem jeweiligen Satelliten abgestrahlt werden. Die Synchronisation des empfangenen Signals erfolgt durch Korrelation mit dem in dem Empfänger bekannten PRN Code. Die Nutzung der Spread Spectrum Technologie ermöglicht es einem satellitengestützten Navigationssystem mit einer sehr geringeren Signalleistung zu arbeiten. Typischerweise liegt die Leistung von GNSS Signalen tief unter dem thermalen Rauschpegel des Empfängers. Diese geringe Leistung kommt dadurch zu Stande, dass die Signale, die von Satelliten auf einer mittleren Erdbahn (MEO) abgestrahlt werden, einen etwa 20000 km langen Ausbreitungsweg haben, bevor sie beim Nutzer eintreffen. Im Zuge der Synchronisation, muss der Empfänger ein lokales Referenzsignal erzeugen, das dem empfangenen Signal sehr ähnlich ist im Bezug auf PRN Code-Phase und Träger (Doppler) Frequenz. Die Synchronisation erfolgt in zwei Schritten: (i) grobe Erst-Synchronisation und (ii) Aufrechterhalten und Nachführen der Synchronisation. Im Allgemein wird der erste Schritt als (Signal)Akquisition und der zweite als Tracking (engl. „Nachführung“) bezeichnet.Für jedes Satellitensignal ist die Akquisition im Wesentlichen eine Suche über einen zweidimensionalen Raum, der durch die unbekannte PRN Codephase und die ebenfalls unbekannte Dopplerfrequenz aufgespannt wird. In der Regel quantisiert man den Suchraum entlang der Codephase und der Dopplerfrequenz, so dass man eine Anzahl von Suchzellen erhält. Der Akquisitionsalgorithmus prüft jede Zelle auf die Präsenz des Signals, indem er das empfangene Signal über eine bestimmte Zeit, Tcoh, mit dem lokalen Referenzsignal, das die für die Zelle spezifischen PRN Codephase und Doppler Werte aufweist, korreliert. Das Korrelationsergebnis wird dann mit einem bestimmten Schwellenwert und/oder mit Korrelationsergebnissen aus anderen Suchzellen verglichen, um eine Entscheidung zu ermöglichen, ob beziehungsweise welche Suchzelle das Signal enthält. Die Parameter der „korrekten“ Zelle werden verwendet, um das Signaltracking zu initialisieren.
Wenn keine Zusatzinformation vorhanden sind, mit der man den Suchraum eingrenzen kann (solche Information können zum Beispiel von den Assisted-GPS Ergänzungssystemen zur Verfügung gestellt werden), müssen mehreren tausend Suchzellen während der Akquisition untersucht werden. Das ist der Grund, warum die Akquisition häufig als die rechnerisch umfangreichste und zeitaufwändigste Stufe der Signalverarbeitung im GNSS Navigationsempfänger betrachtet wird. Dieses wird besonders für die Akquisition der neuen GNSS Signalen, die mit dem modernisierten GPS und Galileo eingeführt werden, zutreffen. Die neue Signale verwenden längere PRN Codes (bis zu 10mal länger als gegenwärtige GPS C/A Signale), und einige von ihnen benutzen auch die Binary Offset Carrier (BOC) Modulation. Diese beiden Fakten führen zu Erweiterung des Akquisitionssuchraums. Wenn man ebenfalls noch die erhöhte Anzahl der Signale, die von einem Mehr-System Empfänger (z.B. GPS/Galileo) bearbeitet werden müssen berücksichtigt, wird es offensichtlich, dass optimierte Designs für den Akquisitionsprozess notwendig sind, um die Akquisitions-Zeit und den rechnerischen Aufwand in handhabbarem Rahmen zu halten.
Die Optimierung der GNSS Signalakquisition bezüglich Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit und Komplexität ist ein Schwerpunkt der Aktivitäten des DLR IKN in diesem Bereich. In Rahmen des BaySEF Projektes wurde mit der Untersuchung von mehrstufigen Akquisitionsarchitekturen begonnen. In solchen Architekturen erfolgt die Untersuchung der Suchzellen über mehrere Stufen verteilt. Die jeweils nachfolgende Stufe wird erst dann in Angriff genommen, wenn die vorherige erfolgreich durchlaufen wurde. Mehrstufige Architekturen sind flexibler als einstufige Designs und ermöglichen bessere Kompromisse zwischen Akquisitionsgeschwindigkeit einerseits und Rechenkomplexität andererseits unter festgelegten Leistungsparametern (z.B. Wahrscheinlichkeiten der Signaldetektion und der so genannten False-Alarm-Wahrscheinlichkeiten) zu erreichen. Der theoretische Ansatz für die Analyse des Akquisitionsprozesses in mehrstufigen Architekturen ist hier vorgeschlagen worden [1]. Der Ansatz basiert auf der Verwendung der Graphentheorie und der Theorie der Markov Prozesse, dies es ermöglichen, eine analytisch geschlossenen Lösungen abzuleiten.Gegenwärtige Aktivitäten schließen die Entwicklung von Algorithmen zur Akquisition von Galileo Signale, die die BOC und Alt-BOC Modulationen verwenden, ein. Das zusätzliche Problem, das bei diesen Modulationsverfahren entsteht, ist die zuverlässige Detektion des absoluten Maximums der Autokorrelationsfunktion (AKF), da die AKF mehrere relativ dicht benachbarte Maxima aufweist, die für die entsprechenden Galileo Signale typisch sind.
Die Aktivitäten in diesem Bereich sind eng mit der Entwicklung eines GNSS Software-Empfängers verbunden. Der Software-Empfänger wird als ein Testbett für die neu entwickelten Akquisitionsalgorithmen genutzt, um Tests unter realistischen Signalbedingungen möglich zu machen.