Im Rahmen dieses Projektes wurde ein Empfangssystem für Navigationssignale aufgebaut, das sowohl die Konzepte, Technologien und Bewertungsverfahren zur Herstellung kompakter Arrayantennen als auch die Anwendbarkeit entsprechender Algorithmen zur digitalen Strahlformung und Unterdrückung von Störern demonstriert. Die Arbeiten des Instituts KN umfassten die Entwicklung eines kompakten adaptiven Antennenarrays mit möglichst geringem Flächenbedarf sowie die Weiterentwicklung und Implementierung von Algorithmen zur Schätzung der Einfallsrichtung von Nutz- und Störsignalen und zur effizienten Unterdrückung von Störsignalen und Mehrwegeausbreitung.
Die erfolgreich abgeschlossenen Systemtests und Demonstrationen wurden von KN geplant und koordiniert.
In vielen Bereichen des Transports von Personen und Gütern im Straßen- und Zugverkehr sowie in der Luft- und Schifffahrt ist die genaue und zuverlässige Positionsbestimmung mit bestehenden und zukünftigen Satellitensystemen wie GPS und Galileo von entscheidender Bedeutung. Allerdings lassen sich die hohen Anforderungen, insbesondere in Bezug auf die Störsicherheit, mit handelsüblichen Empfängern nicht mehr erfüllen. Einen Ausweg bietet der Einsatz von Empfangssystemen, die sich durch die Verwendung von Gruppenantennen in Verbindung mit geeigneten Algorithmen zur adaptiven Strahlformung und ‑steuerung (z. B. digitale Strahlformung, DBF) als besonders geeignet erwiesen haben, um Störsignale und Mehrwegeempfang effektiv zu unterdrücken.
Um die gewünschten Eigenschaften einer derartigen Gruppenantenne zu realisieren, ist eine bestimmte Mindestanzahl an Elementen erforderlich, die üblicherweise in einem Abstand von etwa einer halben Wellenlänge angeordnet werden. Die Abmessungen dieses Arrays sind daher naturgemäß deutlich größer als die von Navigationsantennen, die lediglich aus einem Einzelelement bestehen. So hat z. B. ein quadratisches 3x3 Array, welches für das Galileo E1 Band (1,575 GHz, Freiraumwellenlänge rund 19 cm) optimiert wurde, bereits eine Kantenlänge von ca. 30 cm. Ein Problem bei der Verringerung des Abstandes der Elemente stellt die zunehmende Verkopplung dar. Durch die Nutzung von neuen Konzepten und dem Einsatz geeigneter Netzwerke lassen sich diese Schwierigkeiten beheben und die Abmessungen des Arrays deutlich verkleinern.
Bisher ist die Größe der Antenne oft ein Hinderungsgrund für ihren Einsatz. Mit einem kleinen, kompakten Array bieten sich erheblich erweiterte Möglichkeiten zur Montage auf mobilen Plattformen, und es lassen sich sowohl funktionelle als auch ästhetische Randbedingungen einfacher erfüllen. Antennen, die konform, d.h. der jeweiligen Oberfläche angepasst, in aerodynamisch optimierte Trägerstrukturen integriert werden, sind mit deutlich reduziertem Aufwand und geringerer Modifikation des Trägers zu realisieren. Darüber hinaus können für verschiedene Plattformen und Störerszenarien optimale Lösungen angeboten werden.
... gefördert von
BMWi
Projektlaufzeit
Juli 2013 - Dezember 2016
Partner
Oktober 2010 - September 2013
Videokanal des Instituts