Projektsteckbrief SSRoverDAB+

Präzise GNSS-Korrekturdaten werden in Deutschland u.a. vom SAPOS-Dienst der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen (AdV) im Rahmen der Open-Data-Initiative bereitgestellt. Für den Nutzerzugang haben sich das mobile Internet als Übertragungsmedium, das Korrekturdatenformat RTCM 3.x und das RTK-Verfahren etabliert. Das RTCM-Datenformat und das Übertragungsprotokoll (Ntrip) sind international standardisiert und RTK-Roversysteme am Markt verfügbar.

Aufgrund von Lücken in der Mobilfunkabdeckung ist ein flächendeckender Korrekturdatenempfang über mobiles Internet nicht gewährleistet. Um den Korrekturdatenempfang auch in Funklöchern zu ermöglichen, bieten kommerzielle Serviceanbieter eine parallele Bereitstellung der Daten über geostationäre Satelliten an. Da Aussendung der Daten in proprietären Formaten erfolgt, benötigt der Nutzer einen GNSS-Empfänger dieser Serviceprovider.

Zur Erweiterung der Flächenabdeckung des SAPOS-Dienstes wird eine zusätzliche Aussendung der präzisen Korrekturdaten über andere Datenkanäle wie z.B. DAB+ favorisiert. Um Datenbandbreite einzusparen und Genauigkeitsverluste beim Broadcastverfahren zu vermeiden, wird dazu das neue PPP-RTK-Verfahren benötigt. Bisher stehen weder ein international standardisiertes PPP-RTK-Datenformat noch kommerzielle GNSS-Roversysteme, welche diese Korrekturdaten verarbeiten können, zur Verfügung.

Projektziele waren die Generierung eines broadcastfähigen PPP-RTK-Korrekturdatenstromes in einem offenen Datenformat mit optimierter Bandbreite aus einem bestehenden GNSS-Referenzstationsnetz, die Realisierung einer zuverlässigen DAB+-Datenübertragung sowie die Entwicklung und Adaptierung von Algorithmen für die präzise PPP-RTK-Echtzeitpositionierung und eine Sensordatenfusion. Der Alberding A10-RTK-Sensor diente als Entwicklungs- und Demonstrationsplattform für eine umfangreiche Erprobung der Gesamtlösung in praktischen Feldtests.

Aus der Ausgangssituation und den Projektzielen leiteten sich folgende Aufgabenstellungen ab:

Die ersten beiden Aufgaben wurden dem Projekt von den assoziierten Partnern AdV, vertreten durch das Bayerische Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung (LDBV), und Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) bereitgestellt. Bei den Anforderungsdefinitionen und den praktischen Feldtests unterstützte der assoziierte Projektpartner BayWa.

Allgemein lässt sich der Umfang der Aktivitäten in Verbesserungen der DAB+-Übertragungsinfrastruktur und Entwicklungen für ein Nutzer-Endgerät unterteilen, das DAB+-Übertragungen empfängt und PPP-RTK-Korrekturen für eine cm-genaue Positionierung verwendet. Auf der Seite der GNSS-Infrastruktur wurden Modelle für die Übertragung von ionosphärischen und troposphärischen Parametern in spezifischen Zeitintervallen entwickelt und die Kodierung für die DAB+-Übertragungen optimiert.

Der Hauptanteil der Arbeit entfiel auf die Entwicklung von Software- und Systemlösungen für die präzise GNSS-Positionierung unter Verwendung von PPP-RTK-Korrekturen, die mittels DAB+-Übertragungen empfangen werden. Als Test- und Evaluierungsplattform diente ein bestehender Alberding A10-RTK-Sensor. Im Rahmen des Projekts wurden drei verschiedene Positionierungslösungen mit PPP-RTK-Korrekturen erarbeitet und auf seinem eingebetteten PC implementiert.

Für einen optimalen mobilen DAB+-Empfang wurde ein DAB+-Empfangsmodul konzipiert, hergestellt und mit verschiedenen Antennen getestet. Um die Positionen vom Dach auf das Rad einer landwirtschaftlichen Maschine zu transformieren, ist ferner ein Algorithmus mit INS-Daten entwickelt worden. Alle für Systemfunktionstests notwendigen Komponenten wurden in einem neuen A10-DAB+- Prototypsensoren vereint.

Praktische Feldtests an Landmaschinen in Bayern demonstrierten die Funktionsfähigkeit des A10-DAB+-Sensors. Er empfing PPP-RTK-Korrekturen über DAB+-Übertragungen, wandelte die satellitengestützten Korrektursignale in beobachtungsbasierte RTCM 3.2 MSM-Nachrichten um und übermittelte die Korrekturen erfolgreich an den RTK-Rover der Maschine. Die Korrekturen wurden vom Rover akzeptiert und vom automatischen Lenksystem mit einer Positionierungsgenauigkeit von 1-2 cm verwendet.

Da sich die prinzipielle Nutzung der PPP-RTK-Übertragung über DAB+ im Projekt SSRoverDAB+ bewährt hat, sollten sich zukünftige Anstrengungen auf die Entwicklung einer kombinierten Sensorlösung richten, bei der DAB+-Module zum Einsatz kommen, die in kleineren Stückzahlen und zu einem niedrigeren Preis produziert werden können.

Detaillierte Ergebnisse finden Sie in der Abschlusspräsentation (englisch) und in der Presseinformation zum Projektabschluss (deutsch).

05/2022 - 06/2023

SSRoverDAB+ wurde im Rahmen des 2. Elements des " Navigation Innovation and Support Programme" der Europäischen Weltraumorganisation ESA (ESA NAVISP Element 2) gefördert. Das Programm zielt auf die Entwicklung innovativer wettbewerbsfähiger Produkte in der Satellitennavigation und in weiteren Bereichen der Positionierung, Navigation und Zeitmessung.