Home | english  | Impressum | Datenschutz | KIT

Software Defined GPS Receiver / Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM)

Software Defined GPS Receiver ermöglichen den Bau von flexiblen und offenen GPS Receivern. Dies ermöglicht den Zugriff auf die Signalverarbeitung innerhalb des GPS Receivers und  es können gezielt Schnittstellen zu anderen Programmen/Sensoren definiert und implementiert werden. Gerade auf den Gebieten der Sensorfusion und dem Aufbau integrierter Systeme sind die Vorteile erheblich. Zusätzlich stellt das Post Processing, also das Verarbeiten aufgezeichneter Daten, bei einem Software Receiver kein Problem dar. Somit können aufgezeichnete GPS Daten in reproduzierbaren Simulationen verwendet werden. Dies erleichtert die Entwicklung und den Test neuer Algorithmen unter wirklichkeitsnahen Bedingungen. Des Weiteren können bei ausreichend performanter Hardware Signale auch in Echtzeit verarbeitet werden.

Ein Software GPS Receiver besteht aus einem HF-Front-End welches ein GPS Signal empfängt und in ein für die Verarbeitung sinnvolles Frequenzband transformiert. Die Daten werden anschließend gesampelt und dem Software Receiver zugeführt. Die weitere Signalverarbeitung findet anschließend in Software statt. Hier am Institut für Theoretische Elektrotechnik und Systemoptimierung werden Software Receiver entwickelt. Die Software Receiver sind in Embedded Matlab/Simulink bzw. in Hochsprachen wie C implementiert. Des Weiteren werden die Möglichkeiten von Echtzeitbetriebssystemen wie RTAI Linux oder QNX zur Realisierung von Software GPS Receivern untersucht.

Unterabtastung

Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM) dient dazu, die Integrität des Global Positioning System (GPS) Signals welches ein GPS Receiver empfängt, abzuschätzen. Die meisten Receiver besitzen je nach Anwendungsgebiet eine Form des Integrity Monitorings. Speziell in sicherheitskritischen Anwendungen, vor allem in der Luft- und Raumfahrt, ist RAIM ein unverzichtbarer Bestandteil eines GPS Receivers. Gerade in Fällen, wenn der GPS Receiver als alleiniges Navigationsgerät ohne Stützung durch andere Sensoren eingesetzt wird, ist eine Überwachung mittels RAIM unverzichtbar.

RAIM Algorithmen nutzen die Tatsache, dass zur Bestimmung einer Positionslösung mittels GPS meistens mehr als die vier benötigten Satelliten zu Verfügung stehen. Aus den redundant vorhandenen Pseudorangemessungen kann dann auf mögliche Fehler geschlossen werden. Stimmt die redundant vorhandene Messung nicht mit der erwarteten Messung überein kann dies auf ein fehlerhaftes Signal deuten. Der Algorithmus muss je nach Anforderung ein bestimmtes Integritätslevel garantieren können.

Am Institut für Theoretische Elektrotechnik und Systemoptimierung werden RAIM Algorithmen untersucht und entwickelt. Dabei werden sowohl stand-alone GPS Receiver untersucht sowie die zusätzliche Stützung durch weitere Sensoren betrachtet. Ziel ist es die Verfügbarkeit von RAIM zu erhöhen und gleichzeitig das Horizontal/Vertical Protection Limit (HPL/VPL) zu verringern.

Raim Error

RAIM no error

Ansprechpartner:

  • M. Sc. Silvia Prophet
  •