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TU Berlin

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Applications of Low-Cost GNSS Receivers for Positioning and Remote Sensing

U-Blox M8T receiver (left) connected with Raspberry PI 3 Model B computer (right) in their cases.
Lupe

Nikolaos Antonoglou (Erfolgreiche Fertigstellung Juli 2018)

Ein U-Blox M8T Global Navigation Satellite System (GNSS)-Empfänger und ein Raspberry Pi 3 Bordcomputer wurden verwendet, um ein Low-Cost-GNSS-Empfangssystem zu entwickeln. Damit soll demonstriert werden, dass die Herstellung derartiger Geräte sehr einfach ist und es keiner besonderen Elektronik- bzw. Programmierungskenntnisse des Entwicklers bedarf. Alle Bauteile, die verwendet wurden, sind einfach konstruiert und kostengünstig. Die Steuerung der GNSS-Datenaufzeichnung kann perspektivisch von beliebigen Smartphones erfolgen.

Zusätzlich wurden drei verschiedene Anwendungen dieser kostengünstigen GNSS-Empfänger mit praktischen Experimenten demonstriert. Mit den ersten beiden Experimenten wurde die Genauigkeit der Positionierungslösungen des entwickelten Empfangssytems im Post-Processing- Modus ermittelt. Dabei wurde der Empfänger im dynamischen Modus an einem Fahrrad und an einem unbemannten, ferngelenkten Fluggerät (UAV) betrieben. Die jeweiligen Trajektorien wurden mit zwei verschiedenen Methoden, der Absolut- und der Relativpositionierung, berechnet. Zusätzlich wurde die Antenne parallel mit einem zweiten, geodätischen, Doppelfrequenzempfänger verbunden. Dadurch war es möglich, die Ergebnisse des Low-Cost-Systems direkt mit denen eines Standard GNSS-Doppelfrequenzempfängers zu vergleichen. Mit dem dritten Experiment wurde eine innovative GNSS-Fernerkundungsanwendung demonstriert, die Bestimmung der Bodenfeuchte mit reflektierten Signalen in der direkten Umgebung der Empfangsantenne. Dabei wurden zwei U-Blox M8T-Empfänger für die Datenaufzeichnung genutzt. Der erste Empfänger wurde mit einer Low-Cost- und der zweite mit einer geodätischen Antenne verbunden. Zusätzlich wurde ein Doppelfrequenzempfänger mit an die geodätische Antenne über einen Signalverteiler gekoppelt.

Neben der beschriebenen Ausrüstung wurde auch ein NavSpark-mini GNSS-Empfänger mit eigener Antenne eingesetzt. Obwohl dieses kostengünstige Gerät von niedriger Qualität ist, kann es Messungen der Signalstärke mit höherer numerischer Auflösung als die anderen Empfänger zur Verfügung stellen, was speziell für Fernerkundungsanwendungen von Vorteil ist.

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