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DLR analysiert neues GPS-Signal
Redaktion
/ Pressemitteilung des DLR
astronews.com
8. Juli 2010
Ende Mai startete der erste Satellit einer neuen Generation von
GPS-Navigationssatelliten. Er sendet erstmals ein Signal, mit dem eine Position
noch genauer bestimmt werden kann. Beim DLR hat man dieses Signal nun mithilfe
einer 30-Meter-Antenne genauer untersucht. Es ist die einzige Einrichtung auf
der Welt, mit der das möglich ist.
Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für
Luft- und Raumfahrt (DLR) haben mit der
30-Meter-Antenne des Deutschen
Raumfahrtkontrollzentrums in Weilheim die Signale
des ersten Satelliten der neuen GPS-Generation
"IIF" erfasst und analysiert.
Foto: DLR |
Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)
haben mit der 30-Meter-Antenne des Deutschen Raumfahrtkontrollzentrums
(German Space Operations Centre, GSOC) in Weilheim die Signale des
ersten Satelliten der neuen GPS-Generation "IIF" erfasst und analysiert.
Der Satellit ist seit dem 27. Mai 2010 im All und sendet erstmals ein
Signal im Frequenzbereich L5, dem dritten zivilen Frequenzbereich, mit
dem der Navigationsdienst noch zuverlässiger und genauer werden soll.
Das DLR besitzt weltweit einzigartige Fähigkeiten solche Signale zu
untersuchen - ein Know-how, mit dem in Zukunft auch Feinjustierungen und
Korrekturen an Satelliten möglich sind.
"Das L5-Signal wird zukünftig eine zentrale Rolle in der
Satellitennavigation und insbesondere in der sicherheitskritischen
Navigation für die Luftfahrt spielen", erklärt Dr. Michael Meurer vom
DLR-Institut für Kommunikation und Navigation. Das L5-Signal ist
insgesamt das dritte von GPS-Satelliten abgestrahlte zivile Signal und
das zweite in einem für die Luftfahrt zugelassenen Frequenzbereich.
Das Signal liegt wie das Standardsignal L1 in einem für die Luftfahrt
geschützten Frequenzbereich. Beide Signale zusammen ermöglichen es die
störenden Ausbreitungsfehler in der Ionosphäre herauszurechnen. Die
Ionosphäre ist eine Atmosphärenschicht, die in zirka 80 Kilometer Höhe
beginnt und große Mengen von Ionen und freien Elektronen enthält.
Funksignale, auch im höheren Frequenzbereich in dem die GPS-Satelliten
senden, werden beim Durchlaufen dieser Schicht verzögert, wodurch
Ortsfehler bei der Positionsbestimmung entstehen. Durch Signale in zwei
unterschiedlichen Frequenzbereichen lassen sich diese Fehler korrigieren
und die Positionsbestimmung wird präziser und zuverlässiger. Von der
neuen GPS-Satelliten-Generation "IIF" werden in den nächsten zwei bis
drei Jahren zwölf Satelliten in den Orbit gebracht.
Die Signale werden von den Navigationssatelliten aus einer Höhe von über
20.000 Kilometern über dem Erdboden mit der Leistung einer
handelsüblichen Glühbirne abgestrahlt. Wenn sie auf der Erde ankommen,
haben sie einen so niedrigen Pegel, dass sie im thermischen Rauschen
verschwinden. Mit einem Code können GPS-Navigationsempfänger die Signale
erkennen und damit aus dem Rauschen herauskorrelieren und verstärken.
Mit der 30-Meter-Antenne des DLR in Weilheim können die Wissenschaftler
die Signale im Rauschen erkennen, ohne sie mit Hilfe des Codes
herauszufiltern. Die Antenne hat eine Signalverstärkung um den Faktor
150.000 und kann - wenn sie auf einen einzelnen Satelliten gerichtet
wird - die Signale deutlich über das Rauschen herausheben. Dies erlaubt
den Forschern Analysen, welche mit einem üblichen Navigationsempfänger
nicht möglich sind.
Hierfür sind eine aufwendige Kalibrierung der Anlage sowie eine
umfangreiche Nachverarbeitung der Messungen notwendig. Diese im DLR
entwickelte Expertise wird in Kooperation mit der Europäischen
Weltraumorganisation ESA auch zur Verifikation und zur Optimierung der
Navigationssignale des europäischen Satellitennavigationssystems
Galileo eingesetzt. Außerdem werden im Rahmen von internationalen
Kooperationen gemeinsame Messungen und Analysen mit der Stanford
University durchgeführt.
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