Galileo-Protect: Erweiterter Galileo-Schutz für PRS, OS und HAS vor elektromagnetischen Störsignalen

Abstract

Das übergeordnete Forschungsziel des Projektes Galileo-Protect bestand in der Entwicklung von Technologien zum Schutz von Galileo-Empfängern vor Störsignalen in komplexen Störszenarien. Diese sollen es Nutzern aller Galileo-Dienste ermöglichen Störsignale zu unterdrücken, sowie Störquellen aufzuklären, zu klassifizieren und zu lokalisieren. Dieses Ziel wurde insbesondere durch die Weiterentwicklung des Basis-Vorschaltgerätes aus der Konzeptstudie „PRS-Protect II – Konzept“ zu einem Multi-Purpose-Vorschaltgerät angestrebt und erreicht. Diese Arbeiten wurden unterstützt durch die Entwicklung neuartiger Verfahren in den Bereichen Kalibrierung und Lokalisierung. Die Arbeiten der RWTH Aachen im Vorhaben waren im Bereich der Grundlagenforschung angesiedelt. Im Bereich blinde Kalibrierung und Lageschätzung wurde das bestehende Verfahren erweitert um durch eine asynchrone Verarbeitung der auftretenden Messwerte die notwendigre Rechenlast signifikant zu verringern. Zudem wurde die Schätzgenauigkeit und Konvergenzgeschwindigkeit des Verfahrens unter Einfluss von Störsignalen erhöht, indem das jeweils aktive Störfilter in die Schätzung der Kalibrierparameter einbezogen wird. Für breitbandige Signale, wie sie im GPS L5- oder Galileo E5-Band zur Verfügung stehen, konnte erfolgreich ein Verfahren zur breitbandigen Kalibrierung des Empfänger-Frontends oder - Antennensystems entwickelt und getestet werden. Im Bereich Lokalisierung wurden verfügbare Algorithmen zur Lokalisierung auf Basis von Richtungsschätzungen, Laufzeit- und Leistungsmessungen evaluiert. Schließlich wurde ein Verfahren zur Kooperatien Lokalisierung implementiert, welches durch Einsatz einer großen Zahl preiswerter Empfänger eine Lokalisierung in urbanen Gebieten ermöglicht. Dieses Verfahren wurde in einer Echtzeitumgebung implementiert und in Messkampangen am Lehrstuhl verifiziert. Datei-Upload durch TIB The superior aim of the research project Galileo-Protect was the development of technologies for protecting Galileo-receivers from jamming signals in complex scenarios. Those technologies shall enable users of all Galileo services to suppress jamming signals as well as to reconnoiter, classify and localize their origin. In particular, this aim was pursued and achieved by advancing the basic antenna unit developed in the previous study “PRS-Protect II – Konzept” to a multi-purpose device. These works were supported by the development of novel calibration and localization techniques. The work carried out at RWTH Aachen was in the field of fundamental research. In the field of calibration and attitude determination, the existing approach was extended in order to reduce the required computing power by processing incoming data asynchronously. In addition, the accuracy of the estimates and the convergence speed under influence of interference signals were increased by evaluating the jamming suppression filter. For wideband signals, as they are used in the GPS L5 or Galileo E5-band, a novel technique for the wideband calibration of the receiver frontend and antenna system was successfully developed and tested. Regarding the localization of sources of interference, existing algorithms based on the estimation of the signal’s direction of arrival, time-of-flight and power were evaluated. Based on that, a technique for the cooperative localization was implemented, which enables an accurate localization of sources of interference by using a large number of cheap receiver nodes. This technique was implemented in a real-time environment and tested in measurement campaigns.