home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Die Ultimative Software-P…i Collection 1996 & 1997 / Die Ultimative Software-Pakete CD-ROM fur Atari Collection 1996 & 1997.iso / a / a_funk / geograph.tos / GEOGRAPH / GPS / GPS_LINK.TXT next >
Encoding:
Text File  |  1994-06-18  |  11.0 KB  |  243 lines
  1. Info-File: DIGI
  2.   Nr Call   Datum    Zeit   Bytes  Titel
  3.  
  4.   24 DB2OS  17.06.94 20:45   9900  GPS und 23cm-Interlinks
  5.  
  6.  
  7. (DIGI) DB1UQ de DB0GE>
  8. Keinen (neuen) Eintrag gefunden, der letzte Eintrag ist:
  9.  
  10. Info-File: FAX
  11.   Nr Call   Datum    Zeit   Bytes  Titel
  12.  
  13.   67 DF5FJ  17.06.94 19:10   9967  HARIFAX2.7PL
  14.  
  15.  
  16. (FAX) DB1UQ de DB0GE>
  17.  
  18.  
  19. DIGI @ALLE       de:DB2OS  17.06.94 20:45  90   9900 Bytes
  20. GPS und 23cm-Interlinks
  21. *** Bulletin-ID: 176407DB0FAU ***
  22.  
  23. 940617/2020z DB0PSC, 940617/2020z DB0FRB, 940617/2023z DB0CZ
  24. 940617/2018z DB0KCP, 940617/2013z DB0MWS, 940617/1900z DB0LAN
  25. 940617/2013z DB0RGB, 940617/1939z DB0ABH, 940617/1933z DB0BOX
  26. 940617/2131z DB0LPZ, 940617/1913z DB0ERF, 940617/1914z DB0EAM
  27. 940617/1907z DK0MAV, 940617/1841z DB0FAU
  28. de DB2OS @ DB0FAU.#NDS.DEU.EU
  29. to DIGI @ ALLE
  30.  
  31. Liebe Freunde,
  32.  
  33. in letzter Zeit wurde mehrfach über Störungen eines GPS-Vermessungs-
  34. systems bei dem Landesvermessungsamtes in Schwerin (DB0MVP)
  35. berichtet.
  36.  
  37. Da ich mich selbst mit GPS recht intensiv befasse, hierzu
  38. ein paar Hintergrund-Informationen. Leider sieht das Endergebnis
  39. in der Tat etwas bedrohlich aus.
  40.  
  41. Alle GPS NAVSTAR-Satelliten senden ihre Signale auf zwei verschiedenen
  42. Frequenzen ab.
  43.  
  44. Die sogenannte primäre L1-Bake auf 1575,42 MHz wird mit dem allgemein
  45. zugänglichen C/A Code  U N D dem militärischen (geheimen) P Code moduliert.
  46. Die L2-Bake auf 1227,60 MHz wird  N U R  mit dem P-Code moduliert.
  47.  
  48. C/A steht für Coarse/Acquisition oder Clear/Acquisition und
  49.     ist frei zugänglich. Jedoch nur mit begrenzter Genauigkeit
  50.     bei der Positionsbestimmung. Genauigkeit derzeit leider
  51.     nur noch um 100m wegen Selective/Availability, d.h. die
  52.     Positionsdaten werden künstlich noch weiter verschlechtert.
  53.  
  54. P   steht für Protected oder auch Precise code, der eine hochgenaue
  55.     Positionsbestimmung erlaubt. Dieser Code steht nur ausgewählten
  56.     Nutzern (staatliche Einrichtungen) zu
  57. r Verfügung, da auch
  58.     militärisch genutzt. Wird aber auch für Vermessungsarbeiten
  59.     im cm-Bereich benutzt, um z.B. Verschiebungen der Erdkrusten
  60.     und Kontinente zu ermitteln.
  61.  
  62. Ausserdem handelt es sich um Spread-Spectrum Signale, deren
  63. Chip-Rate beim C/A-Code genau 1,023 MHz beträgt und bei P-Code
  64. 10,23 MHz. Es handelt sich dabei um eine Pseudorandom-Sequenz (PRN),
  65. deren Wiederholrate beim C/A-Code nur 1 Millisekunde beträgt und
  66. deren Algorithmus allgemein bekannt ist. Beim P-Code beträgt die
  67. Wiederholrate 38 Wochen und der Algorithmus ist natuerlich geheim.
  68.  
  69. Die eigentlich Navigationsdaten werden jedoch nur mit 50 Baud übertragen!!!
  70.  
  71. Durch die Verwendung von Spread Spectrum erhält man daher einen
  72. sogenannten Prozess-Gewinn (Gp), der die Verbesserung des
  73. Signal/Rauschabstandes angibt:
  74.  
  75.  Process Gain =  10 log BWrf/Rinfo   in dB
  76.  
  77.   BWrf ist die Bandbreite des gesendeten Spread Spektrum Signals.
  78.        Bei Biphase PSK ist dies 0,88 * der Chip-Rate.
  79.  
  80.   Rinfo ist die Datenrate der eigentlichen übertragenen Information,
  81.         hier 50 Bit/s.
  82.  
  83. Beim C/A-Code ergibt sich also ein Prozess-Gewinn von 72dB und beim
  84. P-Code sogar 82dB, weil desssen Bandbreite bzw. Chip-Rate 10fach höher ist.
  85. Dies ist natürlich ein rein theoretischer Wert, der in der Praxis
  86. von der Implementation des Correlators im Empfänger abhängt.
  87. Nichtlinearitäten im Empfänger, usw. können hier zu deutlich schlechteren
  88. Werten führen, aber dazu später mehr..
  89.  
  90. Sinn der Geschichte ist, daβ man unempfindlicher gegenüber Störungen
  91. und Multipath-Ausbreitung wird.
  92.  
  93. Achja: Alle GPS-Satelliten senden auf der gleichen Frequenz, aber jeder
  94. einzelne Satellit verwendet natuerlich jeweils einen anderen PRN-Code!!
  95. So kann man die Satelliten dann erst auseinanderhalten...
  96. Da alle Satelliten mit etwa gleicher Feldstaerke einfallen gibt
  97. es auch keine gegenseitigen Störungen (siehe unten).
  98.  
  99. Wie unempfindlich man gegenüber fremden Störsignalen wird, berechnet
  100. sich wie folgt:
  101.  
  102. Jamming Margin:   Mj = Gp - [Lsystem + (S/N)out] dB
  103.  
  104. Lsystem sind die System Implementationsverluste.
  105.  
  106. Unter Berücksichtigung verschiedener Parameter kommt man so auf
  107. eine Anti-Jamming Margin von rund 50 dB beim C/A und beim P-Code
  108. sogar auf rund 60 dB!!!
  109. Das heisst nichts anderes, als das ein Empfang der Spread Spektrum
  110. Signale nicht mehr möglich ist, wenn die Interferenzen/Störungen
  111. 50-60dB über dem erforderlichen Nutzsignal liegen!!!
  112.  
  113. Dieses Anti-Jamming bezeichnet man übrigens auch als Anti-Spoofing,
  114. aber leider ist der Begriff hier sehr irreführend.
  115.  
  116. Es stimmt nämlich nicht, dass GPS wegen der Spread Spectrum Modulation
  117. unempfindlich gegenüber Störungen ist oder "nicht störbar"!
  118.  
  119. Das GPS L2-Signal hat am Boden nur einen Pegel von etwa -160 bis
  120. -166 dBW, also DEUTLICH unterhalb des normalen Rauschpegels!
  121. Es duerfte also nicht besonders schwierig sein ein etwa -100 dBW
  122. starkes (schwaches?) Signal an der Empfangsantenne zu erzeugen,
  123. oder ein Signal, welches zu Unlinearitäten durch Übersättigung
  124. des LNA's im GPS RX führt!!!!
  125.  
  126. Es dürfte Einleuchten, daβ dieses auch gerade zu erheblichen Problemen
  127. bei den Anwendern führen wird, die jetzt anfangen GPS für Naviagtions-
  128. zwecke (automatische Präzisionslandesysteme) bei groβen Flughäfen
  129. zu verwenden, bei denen es aufgrund von 23cm-Sekundärradars schon
  130. ein erhebliches Störpotential gibt.
  131.  
  132. Das Landesvermessungsamt will vermutlich DIFFERENTIAL GPS nutzen.
  133. Hierbei installiert man einen GPS-RX an einem Standort, dessen
  134. geographische Position sehr genau bekannt ist. Über einen Sender
  135. wird dann ein Referenzsignal abgestrahlt, welches bei einem
  136. mobilen Empfangssystem mit den selbst vom eigenen GPS-RX empfangenen
  137. Positionsdaten verrechnet wird. Auf diese Weise erhält man auch
  138. OHNE Verfuegbarkeit des P-Codes eine sehr genaue Positionsangabe mit
  139. unter 5m Genauigkeit!!  Ohne Differential GPS liegt die Genauigkeit
  140. beim C/A-Code derzeit nur noch bei etwa 100m, da die Daten von
  141. den Betreibern künstlich verschlechtert wurden.
  142. Bekannt ist dies auch als "Slective Availability".
  143.  
  144. Sollte man tatsächlich den P-Code der L2 Bake auf 1227,60 MHz verwenden,
  145. dann deswegen, weil man damit die ionospherischen Effekte kompensieren
  146. will, deren Fehler immerhin bis zu 20 Meter betragen kann.
  147. Hierzu empfängt man sowohl das Signal der L1 Bake auf 1575,40 MHz,
  148. als auch eben das der L2 Bake auf 1227,60 MHz und rechnet den
  149. Fehler dann heraus.
  150.  
  151. Nun ist es so, dass der Design der HF-Stufen sehr auf die maximal
  152. mögliche Genauigkeit eingeht, wenn  man z.B. eine Genauigkeit der
  153. Positionsbestimmung im Millimeterbereich erreichen will, was mit
  154. dem Empfang der besagten L1 und L2 Bake möglich ist!!!!
  155.  
  156. So gibt es zB spezielle GPS-Empfänger, die fur eine höchstmögliche
  157. Genauigkeit entwickelt wurden, bei deren ursprünglichen Design man aber
  158. von einer relativ ruhigen Umgebung ausgegangen ist. Das JPL benutzt
  159. solche eigens entwickelten Systeme für die Vermessung deren " Deep
  160. Space Network" Empfangsanlagen, wo es auf eine sehr hohe
  161. Genauigkeit bei der Position der Anlagen untereinander ankommt.
  162. Da diese Anlagen üblicherweise nur im S-, X- und Ka-Band arbeiten
  163. und das L-Band (23cm) unbenutzt ist, hat man z.B. ein 500 MHz breites
  164. Frontend-Filter eingesetzt, welches das L1 und das L2 Signal gleichzeitig
  165. durchläβt und natürlich alles was dazwischen liegt.
  166. Signale von naheliegenden Sendern in diesem Durchlaβbereich (zB.
  167. Amateurfunk, Radars) führen dann natürlich zu Nicht-Linearitäten im LNA
  168. und das GPS-System wird unrauchbar.  An den genannten DSI-Einrichtungen
  169. gab es damit allerdings keine Probleme.
  170. Für andere Anwendungen in "HF verseuchten Gebieten" hat man dann
  171. wesentlich schmalere Filter für die L1 und L2 Bake eingesetzt, um
  172. diese Störungen zu minimieren. Natürlich mit dem Nachteil das durch
  173. unterschiedliche Filter, Laufzeiten, Phasenverschiebungen usw.
  174. die Genauigkeit zwischen den beiden Baken gelitten hat.
  175. Bei den Wissenschaftlern geht es halt um "Millimeter"....
  176.  
  177. Für die Anwendung bei der normalen "Flurbereinigung" sollte dem
  178. Landesvermessungsamt jedoch eine Genauigkeit auf cm bis 1m Ebene
  179. ausreichen und obige Empfänger kommen dort wohl auch mit Sicherheit
  180. nicht zum Einsatz. Es es ist aber nicht auszuschliessen, dass der
  181. Hersteller der verwendeten GPS-Empfänger wenig über die Verhältnisse
  182. und wachsende Frequenzbelegung im L-Band weiss oder aus Kostengründen
  183. eben breite Filter eingesetzt wurden..
  184.  
  185. Wie gesagt, es reicht z.B. ein -100 dBW Signal bei der GPS-Antenne
  186. des Landesvermessungsamtes um zu erreichen, daβ es nicht mehr arbeitet.
  187. Das verwendete Filter ist vermutlich 20MHz oder noch breiter (das L2-
  188. Signal ist rund 10MHz breit!!) Oder das Signal von DB0MVP ist zwar
  189. ausserhalb, aber bringt den LNA immernoch dazu in die Begrenzung zu
  190. gehen bzw. Nicht-Linear zu werden. Es reichen ja bereits schwache
  191. Nebenwellen...
  192.  
  193. Es dürfte also nötig sein einmal zu messen, wie stark das Signal
  194. von DB0MVP (Nebenwellen?) an dem bewussten Standort ankommt,
  195. wie stark die Signale der GPS-Satelliten empfangen werden
  196. und welche Selektion im Eingang vom GPS-RX vorgenommen wird..
  197. Dazu müssten man zB wissen, wer der Hersteller dieses GPS-RX ist..
  198. Erst dann kann man vermutlich Rückschlüβe über eine weitere
  199. Verfahrensweise führen.
  200.  
  201. Ich hoffe das dieser Beitrag etwas Licht in die Problematik
  202. bringt und eine brauchbare Lösung für beide Seiten gefunden wird.
  203. Ich gehe mal davon aus, daβ es genügend andere Standorte gibt,
  204. bei denen die GPS-Empfänger des Landesvermessungsamt wegen
  205. vorhandener 23cm-Anlagen aussetzen und nicht nur wegen
  206. unser 23cm-Interlinks...
  207.  
  208. Viele Grüβe
  209. Peter Gülzow, DB2OS
  210.  
  211.  
  212. (DIGI) DB1UQ de DB0GE>
  213.  
  214.  
  215. FAX @EU          de:DF5FJ  17.06.94 19:10  90   9967 Bytes
  216. HARIFAX2.7PL
  217. *** Bulletin-ID: 17642BDB0GV ***
  218.  
  219. 940617/1906z DB0HOM, 940617/1900z DB0AIS, 940617/1857z DB0SIF
  220. 940617/1822z DB0GV 
  221. de DF5FJ @ DB0GV.#HES.DEU.EU
  222. to FAX @ EU
  223.  
  224.  go_7+. 001 of 001 HARIFAX2.BIN 0008192 2140 085 (7PLUS v2.0) ãõØף√7C
  225. הvŒ"9qט"ל&6·öp¶Wσ&6·קú~/δ&6·¶Ao$∮&6·IcuÄ∮&6·¼אחΣK≥,·ŒAïüjZçπ&βåקW@!05
  226. Smןé§.qPV«+nº6¨Ö3Zה&Ñ-J$Tv(Åττjץlתמyז|PLףû·ºhלŒŒÕÜb©S≤\Fr4Φשכú8Ω<†!1%
  227. ∞&ÇvK»Γ™gץ2oN;EזÄ&å»Θδö`\ך≡Ä<V<ףπΩאy·55L?½Æoèו¢נMNⁿOgáףøù3ѽ{üMσחא!r:
  228. ,(הtCתQL∈Jיú42ע'«√ìה[ã6ØùÅóbáØ>ע≈ץβâΘkÆ/íף%ñ≤°δGßá=βîµו"Æ>]ΣàσσפD2"òœ
  229. Φ6תçÿcG8h(™'ΣsחbMØףA~K$Z½חδÃbF¢z⌐t|gnHó´üT)§לìפúéקת2Oδì÷e(Uת/lM1ßä"⌠î
  230. i?∮öΩ;÷R®הß}⌠∞חגã·Σ≥ì±סœ±g|ë6èÃ"לmKΣõO%mz(âÄ)≥çHJ≈ףr)αn/B¼)!זΘz¢+-#U´
  231. שנÕ"§°>#ßsX†Ø¨5ך≤¢r]+α{/TÇ;שⁿs@uÀמ÷IZΩ[cףוñŒ§yר1Ztÿ\β0צJÿΓ¨'⌐àë=XU#Fn
  232. ¡≤·0~]¬lsΩi/ע'°vZlïD,Ø∮£Õß™נ∩´ë«;°ú`עóùα8ƃזשאõ4òÅΘTçQ]1Çåa∙5w|>¢מ#τ$
  233. À@ÖJfR´^†:&ÄÄ/áxz´àא½α\1VdûσΦ™ר$S∈kIJIJH≤!Ãxg∮E£ÆWBת∈Sוõ∮£º6iעJΩ°?r÷#áq
  234. òK«´b°ì(©éXGõ)¶]Qn#Fתה4∮>œÇxNS†#sPä∞Yק("œ<⌡L0½õδªö'd0ΦΓ©íkçLדϕ1szG$z;
  235. H>√¨ק≤÷ü6m´W}ן±É)me+Ä>ז2e$«≥ºז'3øgZק¢∈/E∙ס^§2eTãß™¬g¨ד7ןf¨OלÇזRC;¥$,»
  236. _VlR¥ijyéüYªìלóר1M¼£\4sוì®QCקåÖΣs`#Ã"vN&#δDBÄzQÑ»!JQτ%8î⌐≤_קמêfm$VG%δn
  237. ÇzâR|éKÑכ!ò⌠∈>∩q⌠ÃÕgâã´D^ןן!<ע:&ÿק¢Nw†ùsÅë4b¿PbãòÆ®Vנ·ƒCΣãv)m:ãA£`%ת|
  238. ºÃΣ£רף¼ª`âπõòAΦ$חΩqV≈§ƒDÕ∧י5wdπ%\[גJ¡êה⌐דגijדöD∞ãβƒZץŒMאכõ?עה9~f(σר%äe
  239. זK!&bÃtÄUZÕ¼'G%עR™†gחdŒ"נÅÑצr≈בä5ulWדl~m≤íל'Φש¬/Zÿ¿g™LµãT∧e3ןי≥xñ0&δ¨
  240. פτ{1jÜéY§-JÄB⌐lî°δ∮-≤`íxâσ÷צíGר67ùYf¡ªעR§áXO¨zÃd8qI!τ∩^í∈ΓÑZZO9Jup&-L
  241. ∧Φp"^רë¼H#Lϕ\dÀץ:≥∙ªÖì∩?BåÖÉz∈:î°∩≡%r,/-VQץVα{PבfףSץ™ÉFזª¥oWb»0ריא&¬3
  242. †Õr$}סLחπ+רMeN(ijΘ¡Z!´,%דVØץן»גÆמZ°כKÅ]Àñ®שסì∮Ω£גCçXןGXs2åU`ת/Aî.σb'kÃ
  243. ·נL¢òxα∙