Sicherheit, Qualität, IntegritätSignal Performance Monitoring
GNSS-Monitoring Webseite zeigt die Leistungen verschiedener Satellitennavigationssysteme
Signal Performance Monitoring
Kontinuierliche Analyse der weltweit verfügbaren Navigationssignale von Galileo (EU), GPS (USA), GLONASS (Russland) und Beidou (China) helfen dabei Rückschlüsse auf die Qualität und Zuverlässigkeit, sowie auf das Verbesserungspotenzial von Galileo zu ziehen.
Obwohl die Performance jedes globalen Navigationssystems von den Betreibenden regelmäßig veröffentlicht wird, ist ein direkter Vergleich kaum möglich, denn die Parameter werden unterschiedlich berechnet. Die DLR-Plattform nutzt sowohl eine konsistente Datengrundlage als auch gleiche Berechnungsmethoden und Indikatoren.
Signal und Performance Monitoring
Das Ziel dieses Projekts ist es, die Zuverlässigkeit und Qualität der Navigationssignale kontinuierlich zu überwachen, Fehler schnell zu erkennen und diese Informationen an die Nutzer weiterzugeben. Um das zu erreichen, wird ein Monitoringsystem aufgebaut, das in der Lage ist, Abweichungen vom Normalzustand der Navigationssysteme festzustellen, diese Abweichungen zu analysieren und gegebenenfalls Warnungen an die Nutzer zu senden. Dieses Projekt konzentriert sich in erster Linie auf die Unterstützung des Aufbaus und Betriebs des europäischen Navigationssystems Galileo, betrachtet aber auch die globalen Navigationssysteme GPS, GLONASS und BeiDou.
Das Projekt Signal und Performance Monitoring setzt sich aus zwei Teilen zusammen:
- Überwachung von Navigationssignalen auf Benutzerebene
- Hochgenaue Signalanalyse mit hochdirektiven Antennen
Überwachung von Navigationssignalen auf Benutzerebene
Um die bereits routinemäßige, existierende Überwachung von Navigationssignalen auf Genauigkeit und Integrität zu unterstützen und zu ergänzen, wird ein dediziertes GNSS Empfängernetzwerk mit Datenübertragung in Echtzeit eingerichtet und betrieben werden. Beobachtungs- und Navigationsdaten aus dem Empfängernetzwerk werden in einer Langzeitdatenbank archiviert.
Dies ermöglicht eine eingehende Leistungsüberwachung der Signal- und Servicequalität der Navigationssysteme und - daraus folgend - die Bereitstellung von kurz- und langfristigen Analysen sowie Trends. Dies wird nicht nur für Galileo, sondern für alle globalen Navigationssysteme durchgeführt, wodurch die Servicequalität und -verfügbarkeit für Galileo, GPS, GLONASS und BeiDou gleichzeitig analysiert und betrachtet werden kann.
Die Performance jedes globalen Navigationssystems wird von dem jeweiligen Betreiber regelmäßig veröffentlicht, allerdings werden in der Regel unterschiedliche Parameterberechnungen verwendet, so dass es schwer ist Ähnlichkeiten und Unterschiede in der Performance der verschiedenen Systeme fest zustellen. In diesem Projekt wird eine gemeinsame Datengrundlage sowie gleiche Berechnungsmethoden und Indikatoren für alle Navigationssysteme verwendet.
Hochgenaue Signalanalyse mit hochdirektiven Antennen
Die Daten aus dem GNSS Empfängernetzwerk werden mithilfe spezieller Algorithmen kontinuierlich analysiert , um Abweichungen vom Normalzustand zeitnah zu erkennen. Für jede Abweichung wird automatisch eine Kontrollmessung mit hochdirektiven Antennen (wie z.B. die 30 m Parabolantenne in Weilheim) geplant und durchgeführt. Durch die Verwendung dieser hochdirektiven Antennen kann das untersuchte Navigationssignal aus dem Rauschen hervorgehoben und verstärkt werden. Dies ermöglicht eine sehr genaue Analyse des vom Satelliten abgestrahlten Signals in seiner gesamten Bandbreite. Somit können eventuelle Fehler äußerst zuverlässig und mit sehr hoher Präzision ermittelt werden und Empfehlungen für die Verwendbarkeit der Signale für die Nutzer bzw. Anwendungen gegeben werden.
Das Performanceanalysesystem für die Navigationssysteme wird nicht nur allgemein anerkannte Leistungskennzahlen, sog. Key-Performance-Parameter (KPI) liefern. Vielmehr werden neu entwickelte Algorithmen zur Fehlererkennung und -analyse implementiert, welche auf modernen Methoden wie z.B. der künstlichen Intelligenz basieren.
Dadurch lassen sich automatisiert sowohl bereits bekannte als auch noch nicht beobachtete GNSS Fehler und Anomalien erkennen. Ferner wird erwartet, dass dadurch auch Alterungseffekte und ihr Einfluss auf die Performance erfasst und analysiert werden können. Die Entwicklung dieser hochkomplexen Algorithmen wird sowohl von der Erfahrung mit der Implementierung der klassischen KPIs als auch von der großen Menge verfügbarer Daten in der Datenbank profitieren.
Die Informationen über mögliche Fehler, Alterungsprozesse und ihre Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit des europäischen Navigationssystems Galileo werden erheblich zur Weiterentwicklung und Wettbewerbsfähigkeit von Galileo beitragen.
GNSS Performance Monitoring Webseite
Signal Performance Monitoring im DLRmagazin 174
