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Adaptive Antennen und Frontends zur Satellitennavigation



Test des Safety-of-Life Empfängerdemonstrators
Zukünftige Navigationssysteme erfordern robustere und genauere Empfänger, um Safety-of-Life(SoL)-Dienste zur Verfügung stellen zu können. Störungen und Mehrwegesignale können dabei zu einer kritischen Verschlechterung der Leistungsfähigkeit führen. Um dies zu vermeiden werden neuartige Algorithmen zur Strahlformung und Signalverarbeitung eingesetzt.

Die Forschungsgruppe Antennen hat die Entwicklung verschiedener Multiantennen-Demonstratoren begonnen, um die Implementierung und Verbesserung dieser Algorithmen zu untersuchen. Die Demonstratoren können Signale sowohl des existierenden amerikanischen Global Positioning System (GPS) als auch des zukünftigen europäischen Navigationssystems Galileo verarbeiten. Um die Anforderungen zu erfüllen, die an Empfänger für SoL-Anwendungen gestellt werden, ist die Robustheit des Systems ein entscheidender Faktor. Außerband-Störer können durch Filter unterdrückt werden, die ausreichend Dämpfung außerhalb des nutzbaren Frequenzbandes aufweisen. Um Innenband-Störungen zu minimieren, ist der Empfänger mit Antennenarrays ausgestattet, die digitale Strahlformung (digital beamforming – DBF) zur Unterdrückung von Störern und Mehrwegesignalen erlauben. Konventionelle Empfänger hingegen verwenden lediglich eine einzelne Antenne. Der Störabstand kann noch weiter verbessert werden, indem Richtungsinformationen (direction-of-arrival – DOA) und adaptive Strahlformung genutzt werden, um den Antennengewinn in Richtung des einfallenden GNSS-Signals zu maximieren. Darüber hinaus werden Kalibrierungs- und Fehlerkorrekturverfahren untersucht und weiter entwickelt, um die Verkopplung der Antennenelemente sowie Amplituden- und Phasenfehler zu kompensieren, die von den aktiven Elementen im Frontend verursacht werden.

Eine hochpräzise Positionsbestimmung erfordert auch eine Messung der Trägerphase des empfangenen Satellitensignals. Daher ist die Bestimmung des Phasenzentrums und seiner Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Signals von besonderer Bedeutung. In diesem Zusammenhang untersucht die Forschungsgruppe Antennen Fehler in der Lage des Phasenzentrums und Verfahren zu deren Kompensation. Impulsausbreitung in großen Antennensystremen und ihr Einfluss auf die Codephase sind weitere Forschungsgebiete.


Kontakt
Manuel Cuntz
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Kommunikation und Navigation
, Navigation
Oberpfaffenhofen-Wessling

Tel.: +49 8153 28-3072

Fax: +49 8153 28-2328

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