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GALANT

Galileo Antennendemonstrator

Abbildung 1. Test des Safety-of-Life Empfängerdemonstrators. . Abbildung 2. RF Frontend mit vier bestückten Kanälen. . Abbildung 3. Antennendiagramm als Ergebnis adaptiver Strahlformung

Zukünftige Navigationsdienste, die durch die neuen Satellitensysteme wie z. B. Galileo bereitgestellt werden, erfordern auch eine entsprechende Verbesserung der Empfangssysteme. Besonders Stör- und Mehrwegesignale können eine signifikante Verschlechterung der Leistungsfähigkeit verursachen und dadurch eine genaue und zuverlässige Positionsbestimmung unmöglich machen. Diese Einschränkungen können für sicherheitskritische Anwendungen wie z. B. in der Luft- und Seefahrt (Safety-of-Life – SoL) nicht toleriert werden. Um dieses Problem zu lösen, werden adaptiv gesteuerte Antennenarrays eingesetzt, die die Verwendung von neuen Strahlformungs- und Signalverarbeitungsalgorithmen ermöglichen. Sie liefern eine genauere und zuverlässigere Navigationslösung, indem sie Störungen und Mehrwegesignale unterdrücken und den Empfang des Nutzsignals aus der Richtung des Satelliten verbessern.

Für die Entwicklung und den Test dieser Algorithmen sowie zur Demonstration neuer Anwendungsmöglichkeiten entwickelt das Institut für Kommunikation und Navigation einen kompletten GNSS-Empfänger-Demonstrator. Dabei werden zur Unterdrückung von Stör- und Mehrwegesignalen neue Techniken der Antennenarray-Prozessierung eingesetzt. Das Ziel ist die Entwicklung eines vollständigen, robusten SoL-Empfangssystems mit Antennenarray, HF-Frontend, digitaler Signalverarbeitung, Navigationslösung, Integritätsbewertung und der Einbeziehung von Inertialsensoren.

Um digitale Strahlformung und Arrayprozessierung anwenden zu können, werden die Signale jedes einzelnen Antennenelements durch ein komplettes HF-Frontend, ZF-Stufe und AD-Wandler zum Prozessor übertragen, wo schließlich das gewünschte Antennendiagramm durch Verarbeiten der Daten aller Elemente in Echtzeit erzeugt wird.

Der SoL-Empfänger ist mit einem aktiven 2x2-Antennenarray ausgestattet und ermöglicht den Empfang von GPS- und Galileo-Signalen. Die Antennenelemente und die Frontends sind daher für den Betrieb im L1/E1- und E5a-Band ausgelegt. Eine sehr breite Strahlungscharakteristik ist erforderlich, um gute Schwenkeigenschaften bis in die horizontale Richtung zu erhalten. Die Richtungen der von den Satelliten und Störern einfallenden Signale werden durch geeignete Algorithmen und Verfahren zur Signalverarbeitung geschätzt. Anschließend wird die adaptive Strahlformung verwendet um Störer und Mehrwegesignale zu unterdrücken.

Der GALANT-Empfänger wurde im Galileo-Testgebiet GATE in Berchtesgaden im mobilen Einsatz und in Echtzeit unter realen Bedingungen erfolgreich getestet.

Die technischen Daten des Empfängerdemonstrators sind

• Echtzeitbetrieb
• 2x2 Antennenarray für E1/E5
• Digitale Strahlformung (nach der Korrelation)
• DOA-Schätzung von Satellit, Täuscher (spoofer), Mehrwegesignal und Störsender
• Laufende Kalibrierung
• GPS/Galileo L1/E1 PVT-Lösung
• GPS/Galileo L5/E5 Tracking
• Bis zu 16 Multiantennen-Tracking-Module
• 20 Korrelatoren pro Multiantennen-Tracking-Modul
• Adaptive Filterung im Frequenzbereich (FDAF – Frequency Domain Adaptive Filtering)

Link zum GALANT-Flyer

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intern

Projektlaufzeit
2006-2011