GNSS Hardware Development

Since the foundation of the GFZ, GPS / GNSS observations have been carried out in continuous operation as well as in campaign mode. At the beginning, standard notebooks or PCs were used, but soon the systems became more complex to ensure uninterrupted operation and to enable "self-healing" and remote maintenance. The latest developments are:

GSS (GNSS hardware layout GSS)

Based on a 19 "rack, this station type provides a cold redundancy of all hardware items except the actual sensors (GNSS receiver / weather station). It is a fanless, passively cooled system that has been tested in a climatic chamber at ambient temperatures of -20 to +40 ° C. It has a UPS which provides a power supply of at least 10 hours. The Internet connection is done via a VPN router for secure data transmission and remote management functions. The total current consumption depends on the hardware used and is about 40 to 80 watts. The GSS is the current default layout for use in the global GNSS reference network of the GFZ.

tinyPC (GNSS-Hardware-Layout tinyPC)

Diese Hardware basiert auf einem Low-Power 3,5''-Einplatinencomputer mit einem 486 SX-Prozessor mit 300 MHz (tinyPC). Bald wurde dieser Prozessor durch einem 486 DX-Prozessor mit 800 Mhz (interner Bezeichnung: tinyPC/2) ersetzt, welcher mehr Rechenleistung bei gleichbleibendem Stromverbrauch ermöglicht. Eine interne 4-Kanal-Schalteinheit wurde entwickelt, um den Betrieb der angeschlossenen Geräte (wie Telemetrie, GNSS-Empfänger, Wetterstation) zu überwachen und um Hard-Resets zu ermöglichen. So wirkt der tinyPC als schaltbare Stromversorgung. Der gesamte Stromverbrauch beträgt nur 2,5 Watt. Mit einem Eingangsspannungsbereich von 8 bis 18 VDC ist der tinyPC ideal für Anwendungen, die mit Solarenergie/Brennstoff-Zelle gespeist werden. Es gibt auch eine Version mit einem erweiterten Eingangsspannungsbereich von 8 bis 36 VDC, um in 24-VDC-Stromversorgungsnetze integriert zu werden.

Alle Hardware-Elemente sind für Umgebungstemperaturen von -40 °C bis +85 °C spezifiziert. Diese Hardware wird beispielsweise im Rahmen des Integrated Plate Boundary Observatory Chile, TERENO (Deutschland) und ZAIAG (Kirgisien) eingesetzt.

Als Betriebssystem verwenden wir eine Standard-Debian-Linux-Distribution. Die GNSS-Stationssoftware läuft nativ auf dem System.

tinyPC/3 (GNSS hardware layout tinyPC/3)

Developed on the basis of the tinyPC/2, this type includes a JAVAD OEM GNSS board. This board allows the recording of GPS, GLONASS and Galileo signals and is the most compact GNSS measuring system in section 1.1. It is the core of the facilities for campaign operation, but can also be used as a real-time reference station when the power consumption is a critical issue. The overall performance of the tinyPC / 3 type GNSS station is approximately 5 watts. This type is successfully used, e.g. at the Dead Sea and, together with the Alfred Wegener Institute, at Neumayer Station in Antarctica.

tinyPC / 4 (GNSS hardware layout tinyPC / 4)

The newest development of the station hardware is a further development of the tinyPC/3. In addition to an improved GNSS receiver for GPS / Glonass /Galileo / Beidou tracking, this type includes two redundant single-board computers and a GSM / WAN / VPN router for redundant data connection. It is planned to use this type as a future standard for our global network.

Contact

Scientist
Dr. Markus Ramatschi
Space Geodetic Techniques
Telegrafenberg
Building A 17 , Room 10.12
14473 Potsdam
+49 331 288-1746
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