MAESTRO: Gewinn eines grundlegenden Verständisses der Mehrwege - Antennen - Empfänger - Interaktionen zur Standardisierung der Kalibrierung von Codephasenvariationen von GNSS-Empfangsantennen

• Antragsteller: Dr. Stefano Caizzone; Professor Dr.-Ing. Steffen Schön
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie ; Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470510446

Eine der herausforderndsten offenen Forschungsfragen bei der Positionierung mit Globalen Satelliten Navigationssystems (GNSS) ist die genaue Charakterisierung der für die Messungen verwendeten Hardware. Antennen sind das erste Glied der GNSS-Empfangskette und spielen eine wichtige Rolle im gesamten Fehlerbudget. In immer mehr Anwendungen wie Zeitübertragung, Luftfahrt oder präzise Punktpositionierung (PPP) beruht die erreichbare Genauigkeit auf einer genauen Antennencharakterisierung und benötigt genaue Informationen zu den codebezogenen Antennenfehlern. Während im Bereich der Trägerphase präzise Kalibrierungsstrategien entwickelt wurden, ist die Charakterisierung der Codephasenvariationen (CPV) aufgrund des höheren Rauschens und des stärkeren Mehrwegeeinflusses immer noch ungelöst, und es fehlt darüber hinaus ein ausreichendes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Antenne, Empfänger und Mehrwegeausbreitung, vor allem in der Geodäsie.Dieses Projekt kombiniert den Hintergrundwissen aus Geodäsie (IfE) und Elektrotechnik (DLR) und wird damit diese Wissenslücke schließen und grundlegende physikalische Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen Antenne, Empfänger und Mehrwegeausbreitung liefern, um neuartige Methoden für eine konsistente CPV-Kalibrierung zu etablieren. Dies wird durch zwei sich ergänzende Strategien erreicht, die das CPV-Genauigkeitsniveau auf das der Standardisierungsanforderungen steigert. Das DLR wird das Know-how zur Multipath-Charakterisierung und zum Antennendesign nutzen, um einen neuen Ansatz zu entwickeln, um mit einer ad-hoc rekonfigurierbare Antenne als Multipath-Sonde die Multipath-Umgebung auf dem Dach, auf dem sich der IfE-Roboter befindet, vollständig zu charakterisieren. IfE wird die Rolle des GNSS-Empfängers während der Antennenkalibrierung analysieren und darauf aufbauend eine neue Roboterkalibrierungsstrategie für CPV mit reduziertem Pseudoentfernungsrauschen und verbesserter Stabilität der CPV-Schätzung entwickeln. Dies wird durch die Integration geeigneter Gegenmaßnahmen wie vom DLR bestimmter Mehrwegekorrekturen und die Optimierung der Empfängereinstellungen erreicht. Die erzielten Verbesserungen werden dann mit den Kalibrierungsergebnissen aus der Echolosen Kammer des DLR verglichen. Das gewonnene Wissen über Antennen-CPV und deren Interaktion mit Empfänger und Mehrwegausbreitung ist für die wissenschaftliche Gemeinschaft von großem Interesse. Wir werden es verwenden, um die Verbesserungen durch Anbringen der neuen CPV zu analysieren, die bei Anwendungen in der Luftfahrt, bei der Zeitübertragung und bei PPP entstehen und allgemeine Empfehlungen für die Antenneninstallation abzuleiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Tobias Kersten