veröffentlicht in: Embedded Selforganizing Systems (Vol 5. No 1. 2018) der TU Chemnitz

von Karen von Huenerbein (Lange-Electronic GmbH) und Werner R. Lange (Lange-Electronic GmbH)

Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) stellen eine genaue Zeit und genaue Ortsinformationen bereit. Diese Angaben spielen eine entscheidende Rolle bei der Positionierung, Navigation und Datenerfassung der meisten unbemannten Luftfahrzeuge (UAVs) und bei verschiedenen Flugoperationen und Aufgaben, wie beispielsweise dem Ergänzen mit Zeitstempeln und der Georeferenzierung von Daten und Bildern, dem RTH (Return to Home, autonomer Rückflug und sichere Landung), dem Vermeiden von Hindernissen und der Durchführung von Geofencing. Einige dieser kritischen Vorgänge haben Auswirkungen auf die Sicherheit des UAV, auf die Umwelt und auch die Gesundheit und Sicherheit von Menschen.

Daher ist es wichtig, die korrekte Funktion der Navigation und des Timings unter einer Vielzahl von natürlichen Umständen zu testen und auch bei GNSS Signal Störungen und Ausfällen sicherzustellen. Die Leistungsfähigkeit von auf GPS/GNSS basierendem Timing und Navigation kann kontrolliert und wiederholbar im Labor  getestet und verifiziert werden.

Der Vortrag stellt eine breite Palette potenzieller Bedrohungen für GNSS Positionierung, Navigation und Timing sowie einen Überblick über verschiedene Testmethoden vor. Darüber hinaus wird eine Methode zur Zeitsynchronisation von Drohnen erläutert, um sichere Schwarm- und Folgeflüge mit UAVs zu ermöglichen.

Der Vortrag ist in englischer Sprache verfasst.

Publiziert in Whitepapers

GPS (Global Positioning System) und GNSS (Global Navigation Satellite Systems) liefern eine sehr genaue Position, Geschwindigkeit und Zeit, Angaben, die für viele ADAS (Advanced Driver Assistance Systeme) und autonomes Fahren entscheidend sind.

Mit Hilfe zusätzlicher Korrekturmethoden kann die Position im dreidimensionalen Raum auf einige Dezimeter genau bestimmt werden. Darüber hinaus werden eine Vielzahl verschiedener Sensoren, darunter optische, LIDAR und RADAR, zur Erkennung von Hindernissen und Straßenmarkierungen eingesetzt. GNSS-Ortungs- und Bewegungsdaten können über drahtlose Datenverbindungen mit anderen Fahrzeugen (Car2Car) ausgetauscht oder an eine übergeordnete Infrastruktur gesendet werden ( Car2X), um die frühzeitige Erkennung von möglichen Unfällen zu verbessern, drastische Bremsmanöver auf der Straße zu vermeiden, Staus zu verhindern und sogar Fahrzeuge zu erkennen, die für den Fahrer aufgrund von Verdeckungen in Kurven nicht sichtbar sind. Diese Elemente der Telemetrie in den ADAS Systemen und beim autonomen Fahren dienen der Verbesserung der Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer und auch der Effizienz des Fahrens.

Um diese Sicherheit von ADAS und autonomem Fahren zu gewährleisten, müssen Millionen von Testkilometern auf unterschiedlichen Straßen in verschiedenen Umgebungen gefahren werden. Insbesondere in Stadtzentren und Berggebieten kann der GNSS-Empfang durch die Abdeckung von Signalen durch Gebäude oder Brücken, die Vegetation oder Berge sowie durch Signale, die auf ebenen Flächen reflektiert werden (multipath), gestört werden. Darüber hinaus gibt es zusätzliche Störquellen, die GPS/GNSS-Empfänger potenziell blockieren, stören oder verfälschen können, insbesondere auf und direkt neben Autobahnen und in Städten. Das Testen kann sehr zeitraubend und kostspielig werden, insbesondere wenn alle erforderlichen Kilometer tatsächlich gefahren werden müssen.

Es ist effizienter, die GPS/GNSS- und Interferenzsignalumgebung während Testfahrten mit modernen Record & Replay Systemen aufzuzeichnen, um die realistische Signalumgebung innerhalb des Labors reproduzieren zu können und wiederholbare und realistische Tests zu ermöglichen. Solche neuen Aufzeichnungs- und Wiedergabesysteme können GNSS-Signale in allen Frequenzbändern mit einer hohen Bandbreite und Auflösung sowie vielen zusätzlichen Sensoren synchron aufzeichnen.

Dieses Paper erklärt praktische Anwendungsfälle von GPS/GNSS-Daten bei autonomem Fahren, Car2Car und Car2X, und mögliche Ursachen von Fehlern und Schwachstellen von GPS/GNSS. Es werden entsprechende Testsysteme vorgestellt, um wiederholbare und realistische Tests im Labor zu ermöglichen. Ziel ist es, Zeit und Geld für Tests zu reduzieren und die Sicherheit von Fahrerassistenzsystemen und autonomem Fahren zu verbessern.

Das Paper ist in englischer Sprache verfasst und wurde anlässlich der European Test and Telemetry Conference ettc2018 von Karen von Huenerbein (Lange-Electronic GmbH) veröffentlicht und vorgestellt.

pdfTesting Acquisition of GPS / GNSS Location and Velocity to Improve Safety in Autonomous Driving249.03 KB

pdfPresentation_GSS6450_AutonomDriving.pdf1.49 MB

 

Publiziert in Whitepapers
Montag, 18 Juni 2018 11:09

Angreifbarkeit von GNSS

Spirent gibt einen Überblick über die Schwachstellen von GPS, Galileo, und anderen Global Navigation Satellite Systems (GNSS), und einen Einblick in die Möglichkeiten wie man sich gegen spoofing, jamming, und mehr schützen kann.

Publiziert in Meldungen

Achieving Reliable and accurate Results with RF Simulation of GNSS Signals

Karen von Hünerbein, Werner Lange, Lange-Electronic GmbH
Rudolf-Diesel-Str. 29 a
D-82216 Gernlinden
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Abstract Text:


Positioning, timing and navigation (PNT) with Satellite Navigation Systems like GPS, GLONASS, Beidou and Galileo are more and more widespread and used in very different types of applications including core telemetry applications. Global Navigation Satellite Systems (GNSS) receivers in Safety Critical Applications such as landing airplanes, Critical Infrastructure or Remote Sensing missions e.g. Earth Observing Satellites need to be very robust and reliable under a variety of environmental conditions, sometimes very harsh ones outside the atmosphere. Timing is critical in communication between satellite ground stations and the satellites, e.g. telemetry tracking and command, or communication protocols using Time Division Multiple Access.
Thus, it is crucial to test GNSS receivers thoroughly under a variety of different conditions, also extreme conditions like very high dynamics or unhealthy GNSS satellites.
For this purpose GNSS RF signal simulators are a versatile and flexible tool. The tests can be repeated as many times as necessary with identical conditions. Besides this a simulator offers complete control across the scenario, every single detail can be controlled and changed. In RF simulators comprehensive error models are available for satellite signals and clocks, satellite orbits and health flags, obscuration and multipath, atmospheric conditions, antenna characteristics, vehicle dynamics, leap seconds, jamming and aiding Inertial sensors. Each of them can be controlled individually. For some tests, like unhealthy satellites or future constellations RF, simulators are the only way for testing, as future signals, for example, are not available in live sky test.
In this paper, we will introduce the capabilities of GNSS simulators with a wide range of different error conditions and show several telemetry use cases.

pdfETC_2016_Testing_Telemetry_Systems_with_GNSS.pdf400.88 kB

Publiziert in Whitepapers
Freitag, 04 Juni 2010 11:15

Tätigkeitsbereiche

Hochgenaue Zeit- und Frequenzsysteme

Hochgenaue Zeit wird benötigt um Datenpakete zu kennzeichen, damit sie richtig zugeordnet werden können. Die Zuordnung und Auswertung von Messwerten bei Tests erfolgt mittels präziser Zeit, auch Sicherheitsaufzeichnungen und die Steuerung komplexer Systeme erfordert ein präzises Zeitsystem im Hintergrund. Deshalb arbeiten unsere Zeitsysteme in Flugzeugen und Schiffen, häufig auch in militärischen Bereichen. Auch Netzwerke, die sicherheits- und/oder zeitrelevante Informationen in großer Zahl transportieren, wie zum Beispiel die in Banken oder Versicherungen, benötigen eine sehr präzise Zeitinformation, vor allem eine hochgenaue Synchronisation aller Clients auf eine gemeinsame Zeit.

 

Zeitanzeigen

Wir stellen eigene Displays für die Anzeige von Zeit her und vertreiben die analogen und digitalen Wanduhren und Außenuhren des amerikanischen Herstellers Masterclock Inc. Ihre Zeit erhalten die Uhren über einen IRIG Zeitcode Eingang, per GPS Zeitsignal oder über NTP (Network Time Protocol).

 

Simulation von Satellitensignalen

Mit Spirent vertreten wir einen der wichtigsten Anbieter bei der Simulation von GPS, Glonass oder jetzt auch Galileo-Signalen in Deutschland, der Schweiz und Österreich. Eingesetzt werden diese Geräte bei Test und Entwicklung von Satellitenempfängern für Forschung, Entwicklung, Militär und Industrie, hauptsächlich im Automobilbereich. Durch die Simulation der Satellitensignale können aufwendige und schlecht reproduzierbare Live-Tests vermieden werden. Die Tests erfolgen zu Laborbedingungen und stellen dennoch ein genaues Abbild realer Verhältnisse zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer bestimmten Umgebung dar.

 

3D Simulations Software

Oktal SE stellt eine Softwareumgebung her, die in der Lage ist, sowohl die landschaftlichen Gegebenheiten dreidimensional darzustellen, als auch Signale in diese Umgebung einzubinden, zum Beispiel GNSS Signale aus einem Spirent GNSS Simulator.

 

Publiziert in LE Hintergrundinfo
Freitag, 04 Juni 2010 11:14

Firmenprofil

Gegründet im Jahr 1977 als Einzelfirma liegen die Anfänge der Lange-Electronic GmbH im Vertrieb von Zeitsystemen eines amerikanischen Herstellers. Bald begannen wir damit, diese Systeme für unsere Kunden anzupassen und Erweiterungen zu entwickeln. Schließlich entstand eine eigene Entwicklungsabteilung für Zeit-, Telemetrie- und Messwerterfassungssysteme.

Nach inzwischen über 40 Jahren haben wir unsere eigenen Produktlinien im Bereich hochgenauer Zeitsysteme ausgebaut. Wir konzentrieren uns auf kunden- und projektspezifische Synchronisationslösungen, Zeit- und Frequenz Überwachung und Verteilung. Mit der Real Time Clock bewegen wir uns im Genauigkeitsbereich internationaler Zeitlabore.

In Ergänzung zu unseren eigenen Produkten vertreiben wir die Produkte ausgewählter Firmen im deutschsprachigen Raum.
Spirent Communications ist der englische Spezialist für die Simulation von Satellitensignalen. Durch die 3D Software von Oktal SE (Frankreich) lässt sich der Empfang von GNSS-Signalen in beliebigen realistischen Umgebungen darstellen. Die amerikanische Firma Masterclock ist Hersteller von Hauptuhren (Masterclocks) und bietet auch eine Vielzahl an Timing Produkten und analogen und digitalen Zeitanzeigen an. Die polnische Firma ELPROMA ist ein führender Hersteller von sicheren und stabilen NTP/PTP Network Time Servern. Piktime Systems, ebenfalls aus Polen, bietet hochgenaue Zeit-Transfer-Systeme an, Produkte zum Vergleich von Atomuhren.

Unsere Systeme werden bei langjährigen Kunden aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Wehrtechnik, Industrie, Banken und Versicherungen und im Energiesektor verwendet und stehen für Präzision und Zuverlässigkeit.

Publiziert in LE Hintergrundinfo