Forschungsbericht: Eine Zusammenarbeit des Institutes für Weltraumtechnologie und -anwendungen und NOFFZ Technologies GmbH
Tönisvorst, 28. März 2024 – Das Institut für Weltraumtechnologie und -anwendungen an der Universität der Bundeswehr München (UniBw M) hat in Zusammenarbeit mit NOFFZ GmbH ein innovatives Frontend entwickelt, das eine breite Palette von Funksignalen empfangen und eine präzise Positionsbestimmung ermöglichen kann.
Das Frontend ermöglicht den Empfang von Signalen im Frequenzbereich von 10 MHz bis 6 GHz und kann sogar höhere Frequenzbänder abtasten, wie etwa das Ku-Band, das für Starlink-Downlink-Signale verwendet wird. Durch externe Mischer ist dies möglich. Das System bietet vier separate Hochfrequenzkanäle und unterstützt die Integration von Trägheitsmesseinheiten (IMUs), was es zu einer leistungsstarken Lösung für die inertiale Navigation macht.
Basierend auf einem maßgeschneiderten Software Defined Radio (SDR), das speziell für GNSS/INS-Anwendungen entwickelt wurde, ermöglicht das Frontend eine präzise Punktlokalisierung (PPP) mit einer Genauigkeit von drei Zentimetern. Um diese Genauigkeit zu gewährleisten, wird eine Korrektur der absoluten Frequenz je nach ausgewähltem Frequenzband vorgenommen.
Die Integration von Trägheitsmessgeräten (IMUs) ermöglicht eine direkte Verbindung mit dem SDR und eine Synchronisation auf FPGA-Ebene mit höchster Genauigkeit im Mikrosekundenbereich. Zusätzlich zur automatischen Verstärkungsregelung (AGC) und einer Bitauflösungsreduzierung im FPGA, um den Daten-Durchsatz zu verringern, steigert dies die Stabilität des Frontends erheblich.
Der Quellcode des Hosts und des FPGA steht zur Verfügung, um eine Anpassung an zukünftige Forschungsarbeiten mit neuen Signalen für Navigationszwecke zu ermöglichen.
„Unser neues Frontend markiert einen Meilenstein in der Entwicklung von präzisen Navigationslösungen“, sagen Thomas Kraus und Nikolas Dütsch, wissenschaftliche Mitarbeiter der UniBw M. „Es ermöglicht nicht nur eine hochgenaue Positionsbestimmung, sondern bietet auch Flexibilität und Anpassungsfähigkeit für zukünftige Forschungsarbeiten, um alternative Signale für Navigationslösungen unter anderem aus dem LEO-Orbit wie Xona’s Pulsar Service oder Starlink einzubeziehen.“
Das Frontend ist ein Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Weltraumtechnologie und -anwendungen der Universität der Bundeswehr München und NOFFZ GmbH. Die Forschungsergebnisse und Leistungsdaten des Frontends wurden in einer wissenschaftlichen Veröffentlichung präsentiert und stehen der akademischen Gemeinschaft zur Verfügung.
Den gesamten Forschungsbericht zum Nachlesen finden Sie hier