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- W1489346762 abstract "Die vorliegende Arbeit befast sich mit Entwurf, Aufbau und Bewertung eines Satellitennavigationssimulators sowie dessen Anwendung zur Untersuchung relevanter Fragestellungen bei der Beurteilung bestehender und der Auslegung neuer Satellitennavigationssysteme. Insbesondere werden die Probleme bei der Verwendung konventioneller Simulationstechniken aufgezeigt und analysiert sowie neuartige Losungsansatze vorgeschlagen. Der aus diesen Uberlegungen resultierende Satellitennavigationssimulator wird dazu verwendet, sowohl GPS als auch das geplante europaische Satellitennavigationssystem Galileo zu untersuchen und zu bewerten. In den Kapiteln 2 bis 4 dieser Arbeit werden Entwurf und Aufbau eines neuartigen Satellitennavigationssimulators beschrieben, sowie dessen Leistungsfahigkeit untersucht und bewertet. In Kapitel 2 wird zunachst die prinzipielle Arbeitsweise von Satellitennavigationssystemen beschrieben. Zur Simulation von Mehrwegeeffekten werden in Kapitel 2.2.2 Musterkanale eingefuhrt. Ferner wird in Anhang A ein neues Verfahren zur aufwandgunstigen Nachbildung von Mehrwegeeffekten vorgestellt. Verglichen mit einem konventionellen Simulationsansatz ermoglicht es dieses Verfahren, einen Rayleigh-Kanal bei gleicher Simulationsgenauigkeit mit etwa 40 bis 50 % weniger Rechenaufwand zu realisieren. In Kapitel 3 werden Entwurf und Aufbau des Simulationssystems beschrieben. Bei der Verwendung konventioneller Sample by Sample-Simulationstechniken entstehen, insbesondere durch die hohe Verarbeitungskomplexitat, Probleme bei der Simulation. Durch Verwendung des neuen Fast-Simulation-Approach (Kapitel 3.3) ist der vorgeschlagene Simulator in der Lage, den enormen Rechenaufwand konventioneller Simulationsmethoden drastisch zu reduzieren. Die Simulation wird durch diesen Ansatz stark vereinfacht, da eine asynchrone Signalverarbeitung vermieden wird. Wesentlich ist, das der Gewinn dieses Ansatzes bezuglich des Rechenaufwandes ohne merklichen Verlust an Genauigkeit der Simulationsergebnisse erzielt wird.In Kapitel 4, zeigt der Vergleich der Simulationsergebnisse mit der Cramer-Rao-Bound und mit der Analyse einer linearisierten Delay Locked Loop (DLL) das die simulierten Werte um wenige Zehntel dB von der linear approximierten DLL entfernt liegen. Wie spater in Kapitel 5.1 gezeigt wird, sind beim Vergleich mit der Cramer-Rao-Bound beide Kurven nahezu deckungsgleich, wodurch eindrucksvoll die Genauigkeit des vorgeschlagenen Simulationswerkzeugs demonstriert wird. In Kapitel 5 dieser Arbeit werden offene Fragen bei der Realisierung von Navigationssytemen untersucht und bewertet. Hierbei stehen in Kapitel 5.2 insbesondere Fragen zur Gestaltung des Satellitensignals und dessen Ausbreitung, in den folgenden Kapiteln aber auch Fragen zum Aufbau von Satelliten im Vordergrund. Im Rahmen der Signal-Design-Studie der European Space Agency (ESA) ist der Simulator eingesetzt worden, um offene Fragestellungen bezuglich des neuen europaischen Satellitennavigationssystems Galileo zu klaren. Ausgehend von einem idealen Signalentwurf und dessen Analyse ist die Schlusselfrage des Signalentwurfs fur Galileo die Auswahl des Modulationsverfahrens und des Elementarimpulses. Das Kapitel 5.2 schliest mit der Definition des Galileo-Basissignals. Die Effekte des Mehrwegeempfangs spielen in der Satellitennavigation eine wichtige Rolle. In Kapitel 5.3 wird das hier vorgestellte Simulationssystem in diesem Zusammenhang genutzt, um die Einflusse des Mehrwegeempfangs auf die Genauigkeit der Positionsbestimmung des Galileo-Basissignals zu erforschen. Bei diesen Untersuchungen zeigt sich, das auch hier ein Signal, das einen Elementarimpuls verwendet, demjenigen deutlich uberlegen ist, das mit einem Rechteck-Elementarimpuls arbeitet. Die Gewinne des Root-Raised-Cosine Signals erreichen, abhangig vom gewahlten Kanal, Dimensionen bis zu 8 dB . Bei der Implementierung eines Satellitennavigationssystems sind Leistungsverstarker im Satelliten notig, um das Signal nach der Erzeugung zu verstarken. Diese Verstarker haben stark nichtlineare Ubertragungsfunktionen. Daher ist es eine wichtige Frage, inwieweit diese Nichtlinearitaten die Navigationsgenauigkeit beeintrachtigen. Diese Frage wird in Kapitel 5.4 beantwortet. Der Verlust liegt inklusive der Filter bei etwa 1 dB.Kapitel 5.5 gilt der Untersuchung eines Verfahrens der verbesserten Phasenschatzung fur die Hochprazisionsnavigation. Da dem Sendesignal Daten aufmoduliert sind, kann fur die Phasenschatzung nur eine inkoharente Phase-Locked-Loop (PLL) Verwendung finden. Diese weist jedoch Verluste bei starkem Rauschen auf. Mit dem hier vorgestelltem Verfahren konnen die Verluste einer inkoharenten PLL nahezu vollstandig ausgeglichen werden. Das hier vorgestellte Simulationssystem wurde in der ESA Signal Design-Studie, im SATNAVSIM-Projekt der Deutschen Raumfahrtagentur (DARA) und dessen Nachfolgeprojekt NAVSIM eingesetzt. Es hat sich in diesen Projekten im Praxiseinsatz bewahrt. Durch die hohe Simulationsgenauigkeit konnen neue Empfangerkonzepte entwickelt und verifiziert werden. Die hohe Simulationsgeschwindigkeit erlaubt flexibles Reagieren auf externe Anforderungen und ermoglicht so die Beantwortung relevanter Forschungsfragen." @default.
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