Störrobuste GNSS-Positionierung

Kurzfassung

Für das hochautomatisierte Fahren mit selbstfahrenden, autonomen Fahrzeugen ist eine genaue, verlässliche und störungsfreie Navigation von entscheidender Bedeutung. Im Fall der Satellitennavi-gation sind die äußerst schwachen GNSS-Signale dem Einfluss von unbeabsichtigten aber auch geziel-ten Störungen ausgesetzt. Sogenannte „Personal Privacy Devices“ (PPDs), die in den Zigarettenan-zünder von Kraftfahrzeugen gesteckt werden können, versuchen durch Abstrahlen von Schmal- oder Breitbandsignalen das Navigationsfrequenzband zu stören, so dass in einem gewissen Umkreis keine Ortung mehr möglich ist. Damit soll beispielsweise verhindert werden, dass der Aufenthaltsort des Fahrzeugs festgestellt und übermittelt wird. Durch das gezielte Abstrahlen von GNSS-Signalen über Pseudolites kann die Positionsangabe verfälscht und das Fahrzeug in krimineller Absicht in eine un-gewünschte Richtung gelenkt werden (Spoofing). Gegenmaßnahmen bestehen im Einsatz von robusten Empfängern, die mit Hilfe von elektronisch steuerbaren Antennen die Satellitensignale verstärken und störende Einflüsse ausblenden können. Das grundlegende Konzept sind Antennenarrays mit digitaler Strahlformung und geeigneter Signal-prozessierung, die es ermöglichen, die Einfallsrichtung der Störungen zu detektieren und im Raum-, Frequenz-, und Zeitbereich zu unterdrücken. Zusätzliche Algorithmen zur Lageschätzung der Antenne wurden implementiert, um Spoofing und andere Täuschsignale zu identifizieren und auszublenden oder bei der Berechnung der Positionslösung unberücksichtigt zu lassen. Die Richtung des Täuschsig-nals kann dabei durch den Vergleich der geschätzten Einfallsrichtungen der Satellitensignale mit den Ephemeridendaten, die von den Satelliten ausgestrahlt werden, bestimmt werden. Die bisher aufgebauten Empfänger wurden in mehreren Messkampagnen im GATE in Berchtesgaden und im ATC Aldenhoven in verschiedenen Störungszenarien getestet und konnten ihre herausragen-den Eigenschaften im Vergleich zu kommerziellen Navigationsgeräten überzeugend demonstrieren. Zukünftige Arbeiten konzentrieren sich auf die weitere Miniaturisierung von Antennenarray und Frontend und deren formschlüssige Integration in die tragende Plattfo