Experimentier- und Verifikationsnetzwerk (EVnet)



 

 Abb. 1 Schemazeichnung EVnet
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 Abb. 2 EVnet Operatoroberfläche
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 Abb. 3 Verteilung der GNSS-Sensorstationen weltweit und in Deutschland
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 Abb. 4 Überwachung des Phasenrauschens von GPS-Signalen
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Die Beurteilung der Leistungsfähigkeit globaler Satellitennavigationssysteme (GNSS) misst sich im Wesentlichen an den Systemparametern Verfügbarkeit, Genauigkeit, Zuverlässigkeit (Integrität) und Kontinuität. Sowohl bestehende Systeme wie GPS (USA) und GLONASS (Russland) als auch im Aufbau begriffene Satellitennavigationssysteme wie Galileo (EU) und COMPASS (China) lassen sich unter Bezug auf entsprechende Nutzeranforderungen an genau diesen Kriterien messen. Beim Einsatz der Satellitennavigation in sicherheitskritischen Anwendungsbereichen wie der Luftfahrt oder im maritimen Umfeld erlangt die Verifikation der genannten Systemparameter insbesondere im Zusammenhang mit der Entwicklung terrestrischer Ergänzungssysteme (GBAS) zunehmend Bedeutung. Das DLR betreibt in diesem Zusammenhang ein weltweit verteilt operierendes Netzwerk von GNSS Hochraten-Messstationen, deren Daten in Echtzeit über das Internet an einem zentralen Netzwerkknoten empfangen werden und an diesem Ort sowohl prozessiert als auch archiviert werden können.

Kerntechnologie EVnet

Die Kerntechnologie hierfür bildet ein vom DLR in Zusammenarbeit mit der Jena-Optronik GmbH entwickeltes echtzeitfähiges Netzwerk, welches EVnet genannt wird und sich seit Oktober 2005 in einem operationellen Status befindet. Die Bezeichnung EVnet leitet sich aus dem Charakter einer Experimentier-, Entwicklungs- und Demonstrationsplattform sowie dessen Eignung zur Verifikation der Systemeigenschaften globaler Satellitennavigations­systeme ab. EVnet bietet die Möglichkeit, jegliche Datenarten von GNSS Empfängern sowie von anderen an eine GNSS Monitorstation angeschlossenen Sensoren in Echtzeit an eine zentrale Kontroll- und Prozessierungseinheit (CPCF) zu leiten und von dort an Nutzer über das Internet über Broadcasting-Technologien zu verteilen. Zudem lassen sich die Daten in der CPCF verarbeiten (prozessieren) und für statistische Analysen archivieren.

Die Struktur des EVnet ist in der Abb. 1 dargestellt. Als Kern fungiert die bereits genannte CPCF. Über Kommandierungs- und Kontrollkanäle (C&C) sowie eine zentrale Operatoroberfläche (Abb. 2) wird der Datenfluss zwischen Monitorstationen und CPCF überwacht. Zudem wird darüber auch der Zugang von Anwendern (Clients) auf die mittels EVnet bereitgestellten Datenprodukte gesteuert und administriert. Die eingesetzten Technologien erlauben einen komplett ferngesteuerten Betrieb des EVnet inklusiv der angeschlossenen Sensorstationen. Zur Übertragung der Daten kommt eine TCP/IP basierte Streaming-Technologie zum Einsatz. Transportmedium ist das nahezu weltweit vorhandene Internet. Mit dem Blick auf eine größtmögliche Flexibilität wurde EVnet plattformunabhängig (Linux und Windows) und modular entwickelt, was die einfache Erweiterung um weitere Datenquellen, Navigationsanwendungen und -geräte ermöglicht. Für die Sicherheit der Datenübertragung kommen standardisierte Verschlüsselungstechnologien und Authentifizierungsmechanismen per SSH zum Einsatz.

GNSS Forschungsnetzwerk des DLR

Unter Verwendung der EVnet-Technologie für den Aufbau von Monitorstationen wird bereits seit 2002 in teilweiser Kooperation mit in- und ausländischen Forschungseinrichtungen (Stanford University (USA), JAXA (Japan), SUPAERO (Frankreich), IRF (Schweden), ULL (Teneriffa/Spanien), GSOC (Deutschland)) ein weltweit präsentes Netzwerk von GNSS-Sensorstationen kontinuierlich aufgebaut (Abb. 3). Verantwortlich für den Netzwerkbetrieb ist der IKN am Standort Neustrelitz (Deutschland), an dem sich auch die zentralen Server der CPCF befinden.

Die GNSS-Sensorstationen, die aktuell mit bis zu 50 Hz-fähigen Hochraten-Navigationsempfängern (Topcon EGGD+, TOPCON Net-G3, Javad LGGD, Javad Delta G3T) sowie Wettersensoren ausgestattet sind, können entweder als komplette Masterstationen fungieren oder in einer einfacheren Variante, bei der die Sensorik lediglich an einen Mini-PC gekoppelt ist.

Auf der zentralen Prozessierungseinheit lassen sich Echtzeitprozessoren für die Bewertung von Signaleigenschaften (SISA) sowie zur Bereitstellung höherwertiger Datenprodukte (z.B. Positionslöser) entwickeln und testen (Abb. 4). Als zweites Anwendungsgebiet lassen sich projektspezifische Prozessierungsketten (z.B. komplette lokale GBAS Ergänzungssysteme) aufbauen und validieren.

Auf das Forschungsnetzwerk aufbauende Projekte sind GBAS Entwicklungen (ALEGRO, ASMS, FAGI), das Monitoring der Ionosphäre (SWACI, PRIS) oder die Ableitung GNSS-spezifischer Messmodelle im Rahmen der Navigationsalgorithmenentwicklung im Projekt GalileoADAP.


Kontakt
Dr.-Ing. Evelin Engler
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Kommunikation und Navigation
, Navigation
Tel: +49 3981 480-147

Fax: +49 3981 480-123

E-Mail: Evelin.Engler@dlr.de
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Nautische Systeme (http://www.dlr.de/kn/desktopdefault.aspx/tabid-2204/3257_read-4983/usetemplate-print/)