Satelliten-Empfänger sind erwachsen geworden

Viele Jahre lang waren das US-amerikanische GPS und das russische Äquivalent GLONASS die einzigen GNSS im Einsatz. Die Voraussetzungen ändern sich jedoch und, um mit den aufkommenden Signalen, Frequenzen und Satellitenkonstellationen Schritt halten zu können, sind größere Änderungen erforderlich.

Wissenschaftler legten den Grundstein für die Entwicklung eines Software-definierten Empfängers und der zugehörigen Komponenten, die eine Alternative zu den konventionellen Hardware-Lösungen darstellen sollen. Dies wurde durch die EU-Finanzierung des Projekts "'Professional receiver via software radio" (PRECISIO) möglich.

Eine erste Übersicht über den Stand der Technik führte zur Identifikation von 13 spezifischen Märkten für Empfänger mit fest installierter Infrastruktur. Diese wurden in Bezug auf die Nutzer und ihre Kaufprofile, die Anlagenlieferanten, die Wettbewerbssituation und die mögliche Marktentwicklung vollständig charakterisiert. Die Wissenschaftler aus dem Projekt PRECISIO entwickelten anschließend die Antenne, die Eingangs-Radiofrequenz (RF) und den Software-definierten Empfänger und erprobten diese intensiv.

Die Antenne, in Form einer konischen Spirale, stellt einen Kompromiss zwischen zwei Alternativen dar. Die eine optimiert die Abdeckung bei niedrigen Höhen und die andere verbessert die Leistungen bei Mehrwegsignalen, die nicht auf direktem Weg vom Sender zum Empfänger verlaufen. Die Entwicklungsarbeiten, die sich auf die flexible Eingangs-RF konzentrierten, stellten wichtige Einschränkungen und Überlegungen für die zukünftige Forschung heraus.

Der Aufbau der Software-definierten Empfänger hält das Gleichgewicht zwischen Architekturen die auf Allzweck-Mikroprozessoren, auf digitaler Signalverarbeitung und auf feldprogrammierbaren Gate-Arrays basieren. Das Instrument zur Gültigkeitsprüfung des Empfängers wurde speziell für das Projekt entwickelt und wird wichtige Vorteile für zukünftige Gültigkeitsprüfungen bieten.

Die Forscher verwendeten kommerziellen Software-Tools, um die Komponenten zu testen und sie mit Handel erhältlichen Komponenten zu vergleichen. Detaillierte Ergebnisse, die auch die Probleme umfassen, die in der Zukunft angegangen werden müssen, wurden mithilfe von Konferenzen in Europa und den Vereinigten Staaten in der GNSS-Gemeinschaft breit gestreut.

PRECISIO ist ein wichtiger erster Schritt zur Untersuchung der technischen Anforderungen und der Realisierbarkeit eines Software-definierten Empfängers für GNSS. Wenn er realisiert sein wird, liefert er eine hohe Leistung durch Konfigurierbarkeit und Flexibilität und wird die strengen Anforderungen der zukünftigen professionellen Märkte und Anwendungen erfüllen.