Mehrwegeunterdrückung bezieht sich auf die Fähigkeit eines Empfängers oder Antennensystems, Fehler zu reduzieren, die durch reflektierte GNSS-Signale verursacht werden. Wenn ein GNSS-Signal direkt von einem Satelliten zu einem Empfänger gelangt, liefert es genaue Positionsdaten. Nahegelegene Oberflächen—wie Gebäude, Gewässer oder Metallstrukturen—können das Signal jedoch reflektieren, wodurch es etwas später als das direkte Signal am Empfänger ankommt.
Diese Verzögerung führt zu Positionierungsfehlern, insbesondere in Umgebungen, in denen Signalreflexionen häufig vorkommen. Um dies zu bekämpfen, entwickeln Ingenieure Systeme mit Mehrwegeunterdrückungstechniken, die die Auswirkungen dieser reflektierten Signale aktiv minimieren.
Verschiedene Methoden zur Erzielung von Mehrwegeunterdrückung
Um eine Mehrwegeunterdrückung zu erreichen, verwenden GNSS-Empfänger und Antennen verschiedene Methoden. Hochwertige geodätische Antennen beispielsweise verfügen über Grundplatten und Drosselringe, die Signale mit niedrigem Winkel blockieren—wo Reflexionen am wahrscheinlichsten auftreten. Darüber hinaus verwenden moderne GNSS-Empfänger Signalverarbeitungsalgorithmen, die verzögerte Signale basierend auf ihrer Zeit und ihrem Ankunftswinkel erkennen und ignorieren.
Die innovative Methode zur Mehrwegeunterdrückung umfasst einen Multikorrelator-basierten GNSS-Empfänger mit einem erweiterten Kalman-Filter (EKF), der als iterativer Löser fungiert und das typische Delay-Locked-Loop (DLL)-Code-Tracking-System ersetzt. Diese Technik senkt die Positionierungsfehler erheblich und behält eine geringe Komplexität bei, was ihre Verwendung in Echtzeit-Verarbeitungsumgebungen erleichtert.
Diese Systeme profitieren auch von der Verwendung von Multi-Frequenz-Signalen (L1, L2, L5), da der Vergleich mehrerer Signale hilft, zwischen direkten und reflektierten Pfaden zu unterscheiden.
Beispiele für effektive Methoden
Infolgedessen liefern Systeme mit effektiver Mehrwegeunterdrückung eine genauere und stabilere Positionierung. Dies ist besonders wertvoll in städtischen Umgebungen, in denen hohe Gebäude und andere reflektierende Oberflächen komplexe Signalbedingungen erzeugen. Beispielsweise profitiert ein Vermesser, der in der Nähe eines gläsernen Wolkenkratzers arbeitet, von einer Antenne, die reflektierte Signale ablehnt und die zentimetergenaue Genauigkeit auch in schwierigen Umgebungen aufrechterhält.
In der Präzisionslandwirtschaft verwenden GNSS-gesteuerte Traktoren die Mehrwegeunterdrückung, um exakten Pfaden in der Nähe von Bäumen, Silos und Bewässerungssystemen zu folgen.
Darüber hinaus ist auch die Schiffsnavigation auf mehrwegebeständige Systeme angewiesen. Schiffe, die unter Brücken hindurchfahren oder sich in der Nähe von metallischen Strukturen befinden, können aufgrund von reflektierten Signalen von nahegelegenen Oberflächen eine gestörte Positionierung erfahren. Mit einer starken Mehrwegeunterdrückung funktioniert das bordeigene Navigationssystem jedoch weiterhin zuverlässig.
Insgesamt verbessert die Mehrwegeunterdrückung die GNSS-Zuverlässigkeit und -Genauigkeit in realen, anspruchsvollen Umgebungen. Sie minimiert Signalreflexionen, um hochpräzise Landvermessung, UAV-Flüge, Navigation, Konstruktionskartierung und seismische Überwachung zu unterstützen.
Da die GNSS-Nutzung zunimmt, müssen Systeme Mehrwegeinterferenzen aktiv unterdrücken, um eine konsistente und zuverlässige Positionierung zu gewährleisten.