HF- und Wireless-Test Verkehrstelematiksysteme im Labor validieren

Autor / Redakteur: Oliver Michler * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Künftige Verkehrsinformationssysteme erfordern präzise und zuverlässige Ort- und Navigationsinformationen. Wissenschaftliche Grundlage bilden Fahrzeugumfeldsimulatoren für HF- und Sensorsignale.

Firmen zum Thema

Für Industriestaaten bilden Mobilität und Verkehr eine wesentliche Grundlage für Lebensqualität sowie für Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit. Ein zentrales Element dabei ist die Gewinnung und Verteilung von Informationen, damit Verkehrsprozesse über alle Verkehrsträger wie Straße, Schiene, Luft und Wasser optimiert werden können. Damit das abgesichert ist, sind qualitativ hochwertige und zuverlässige Orts- und Navigationsinformationen der beteiligten Fahrzeuge notwendig.

Modulare Signalumfeldsimulatoren für Fahrzeuge

Dafür eignet sich vor allem der Einsatz von satellitengestützten Ortungssystemen (GNSS − Global Navigation Satellite System) in Verbindung mit georeferenzierten Karten. Notwendige Randbedingungen sind Genauigkeiten im unteren Submeterbereich sowie die Gewährleistung von Integritätsanforderungen, denen solche Systeme zukünftig für sicherheitskritische Verkehrsanwendungen gerecht werden müssen.

Im folgenden Beitrag stellen wir Ihnen zunächst grundlegende Problemstellungen und Lösungsansätze aus dem Themenbereich der Verkehrstelematik mit Schwerpunkt fahrspurselektive Ortung im Straßenverkehr vor. Die wissenschaftliche Grundlage dafür bildet neben GNSS-Empfängern mit ergänzender Multisensordatenfusion mit einer IMU (Inertial Measurement Unit) insbesondere der Einsatz modular aufgebauter Fahrzeugumfeldsimulatoren.

Sie ermöglichen es, spezifische Kombinationen von Sensoren, Methoden und Algorithmen im Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit bereits vergleichend unter Laborbedingungen bewerten zu können. Dabei bildet der Test der heute vielfach in Navigationsgeräten implementierten Inertialsysteme eine besondere messtechnische Herausforderung.

Grundlagen der GNSS-gestützten fahrspurselektiven Ortung

Global Navigation Satellite System (GNSS) ist der Oberbegriff für globale Satellitenortungssysteme zur Positionsbestimmung. GNSS umfasst heute das amerikanische Global Positioning System (GPS), das russische Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS) sowie das zukünftige, von der EU und ESA forcierte Satellitennavigationssystem Galileo und das ebenso im Aufbau befindliche chinesische Compass Navigation Satellite System (CNSS).

n Europa wird derzeit primär GPS als Basis für kommerzielle und nicht kommerzielle Navigationsanwendungen über alle Verkehrsträger hinweg eingesetzt. Während für bisher verbreitete Navigationsdienste oft ein konventionelles linien- bzw. objektbezogenes Mapmatching ausreichte, wird heute zunehmend gefordert, spur- bzw. gleisgenaue Ortsinformationen für neue oder verbesserte Dienste zu erheben.

GPS besteht aus einem Verbund von nominal 24 Satelliten, welche die Erde mit einer Umlauftzeit von etwa 12 Stunden auf nahezu kreisförmigen Bahnen in ca. 20.000 km Höhe umkreisen. Die Positionsbestimmung beruht prinzipiell auf der Ermittlung von Laufzeiten und daraus resultierenden räumlichen Distanzen zwischen GPS-Satelliten und Empfangsantenne. Zur Ortsbestimmung der drei Raumkoordinaten x, y und z genügt es nicht, drei Satellitensignale zu beobachten, sondern ein vierter sichtbarer Satellit ist zur unbekannten Synchronisation der Zeit notwendig.

Dabei ist die Positionsbestimmung stets fehlerbehaftet, wobei die Ursachen in geometrischen Problemen, wie beispielsweise schlechte Satellitenkonstellationen oder ungünstige Versorgungsbedingungen, insbesondere durch Mehrwegeempfang begründet sind. Für einfache Empfänger kann die Standardabweichung des Positionsfehlers im zweistelligen Meterbereich liegen, weswegen GPS-Ortung allein nicht die Anforderungen an fahrspurselektive Ortungsverfahren erfüllt (siehe Bild Ortung).

(ID:32956330)