Maximale GNSS-Abdeckung mit ADMA-G: Performance-Steigerung mit Multi-GNSS

Bei Messfahrten in städtischen Gebieten gibt es immer wieder Umgebungen mit schlechter oder nicht ausreichender Satelliten-Verfügbarkeit. Die in der ADMA eingesetzten GNSS-Receiver verfügen über die Option auf mehrere Satellitensysteme (Multi GNSS) zuzugreifen, also GPS, GLONASS, Galileo und Beidou. Die Verwendung mehrerer Satellitensysteme vergrößert den Satelliten Pool, auf den zugegriffen werden kann und damit auch die tatsächlich genutzte Satellitenanzahl bei Messfahrten. Dies hat folgende Vorteile: Reduzierte Signalerfassungszeit, Verbesserte Positions- und Zeitgenauigkeit und die Reduzierung von Problemen die durch Hindernisse wie Gebäude und Laub verursacht werden. Darüber hinaus führt Multi GNSS zur verbesserten räumlichen Verteilung der sichtbaren Satelliten und somit zu einer höheren Positionsgenauigkeit.

Zuverlässige Fahrerassistenzsysteme und automatisiertes Fahren im urbanen Raum spielen in der Automobilindustrie eine zunehmend größere Rolle. Genau hier liegen auch beim Validieren von Fahrerassistenzsysteme die größten Herausforderungen für GNSS-Receiver.

Signalabschattungen

GNSS steht für Global Navigation Satellite System und beinhaltet die Satellitensysteme GPS, GLONASS, GALILEO und BEIDOU. Für eine valide und sehr genaue Positionslösung benötigt der GNSS-Receiver mindestens 6 verschiedene Satellitensignale. Moderne GNSS-Receiver sind in der Lage alle Satellitensysteme gleichzeitig zu nutzen und in jeder Lage die Schnittmenge der besten Satellitensignale zu bilden. Das macht es möglich in Situationen zu navigieren, wo ein Satellitensystem allein nicht ausreichen würde, wie zum Beispiel in Häuserschluchten, Baumalleen, engen Gassen oder unter Brücken. Besonders kritisch wird es dabei, wenn der GNSS-Receiver reflektierte Satellitensignale erhält: der sogenannte Multipath-Effekt. Hierbei kann es passieren, dass der Receiver Fehlinformationen in die Positionslösung miteinrechnet und dadurch die Genauigkeit abnimmt. Je mehr Satelliten der GNSS-Receiver zur Lösungsbestimmung verwenden kann, desto größer die Wahrscheinlichkeit diese Multipath-Effekte zu kompensieren oder zu eliminieren.

Interurban Messungen

MULTI GNSS nutzt alle verfügbaren Satellitensysteme: GPS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU

Um die Theorie in die Praxis zu übertragen, wurde ein Fahrzeug mit zwei ADMA-G-Pro+ Inertialsystemen ausgerüstet und bei einer 22km langen Testfahrt durch Ulm Messdaten in einer realen Umgebung generiert. Bei dieser innerstädtischen Testfahrt war das erste Messsystem mit einer GPS- und GLONASS-Freischaltung ausgestattet, das zweite ADMA-System zusätzlich mit GALILEO und BEIDOU. Beide inertialen Messysteme waren mit der gleichen GNSS-Antenne verbunden und wurden mit den gleichen Korrekturdaten versorgt.

Performance-Steigerung für Messergebnisse

Die Automobilhersteller und -zulieferer arbeiten mit KPI’s (Key Performance Indicator). Damit Messdaten zur Validierung von Untersuchungen verwendet werden können, müssen gewisse KPI’s eingehalten werden. Zum Beispiel könnte eine Standardabweichung für Positionsdaten von 10 cm als ein KPI für Ground Truth Daten definiert werden. Das würde für dieses Messszenario bedeuten, dass mit einer Freischaltung von GPS und GLONASS Satellitensystemen 66,93% der Messdaten zur Validierung verwendet werden könnten, mit einer Freischaltung von GPS, GLONASS, GALILEO und BEIDOU Satellitensystemen dagegen sogar 87,34%. Der Anwender müsste also 20,4% weniger Strecke fahren, um gültige Messdaten zu erhalten. Das liegt vor allem daran, dass die Standardabweichung sinkt, dadurch dass das Messsystem in deutlich mehr Streckenabteilen im RTK2 Modus Messen kann, da die Satellitenanzahl im Durchschnitt wesentlich größer ist.

Die Standardabweichung wird kleiner und somit besser. Grund dafür ist der Einsatz von Multi-GNSS mit der wesentlich größeren Anzahl an verwendbaren Satelliten und damit die längere Verfügbarkeit der RTK2 Lösung.

Schlussfolgerung

Insgesamt wird deutlich, dass durch ein Upgrade auf Multi-GNSS mit allen vier Satellitensystemen eine erhebliche Performancesteigerung erreicht werden kann, insbesondere in Umgebungen mit herausfordernden Gegebenheiten für den GNSS-Receiver. Auch um eine maximale Datenintegrität zu erreichen, empfiehlt es sich, Multi-GNSS im Receiver freizuschalten und zu verwenden. Dadurch werden auch höhere Ausfallsicherheit, mehr valide Messdaten, höhere Genauigkeiten und bessere Fehlerkompensierung gewährleistet.

Wir empfehlen die Verwendung von Multi-GNSS, sobald der Verdacht besteht, dass während der Messung phasenweise schlechter Satellitenempfang besteht.

Speziell wenn eine hohe Datenintegrität notwendig ist, ist eine Multi-GNSS-Freischaltung für den GNSS-Receiver im Inertialsystem empfehlenswert.  

Weitere Informationen finden Sie hier: https://genesys-offenburg.de/adma-optionen/

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