GNSS-Geräteentwicklung

Seit Gründung des GFZ werden GPS/GNSS-Beobachtungen im kontinuierlichen Betrieb als auch im Kampagnen-Modus durchgeführt. Anfangs wurden hierfür Standard-Notebooks oder -PCs genutzt, aber schon bald wurden die Systeme komplexer, um einen unterbrechungsfreien Betrieb sicherzustellen und um „Selbstheilung“ und Fernwartung zu ermöglichen. Die neuesten Entwicklungen sind:

GSS (GNSS-Hardware-Layout GSS)

Basierend auf einem 19''-Rack, bietet dieser Stationstyp eine kalte Redundanz aller Hardware-Einzelteile, ausgenommen der eigentlichen Sensoren (GNSS-Empfänger/Wetterstation). Es ist ein lüfterloses, passiv gekühltes System, das in einer Klimakammer bei Umgebungstemperaturen von -20 bis +40 °C getestet wurde. Es verfügt über eine USV, die eine Stromversorgung von mindestens 10 Stunden sicherstellt. Die Internet-Verbindung erfolgt über einen VPN-Router für eine sichere Datenübertragung und Fernmanagement-Funktionen. Die Gesamtstromaufnahme ist abhängig von der verwendeten Hardware und beträgt etwa 40 bis 80 Watt. Das GSS ist das Standardlayout für die Verwendung im globalen GNSS-Referenznetz des 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)

Auf der Grundlage des tinyPC/2 entwickelt, enthält dieser Typ ein JAVAD-OEM-GNSS-Board. Dieses Board erlaubt die Aufzeichnung von GPS-, GLONASS- und Galileo-Signalen und ist das kompakteste GNSS-Messsytem in der Sektion 1.1. Es ist der Kern der Anlagen für den Kampagnen-Betrieb, kann aber auch als Echtzeit-Referenzstation eingesetzt werden, wenn der Stromverbrauch ein kritisches Thema ist. Die Gesamtleistung der GNSS-Station vom Typ tinyPC/3 beträgt ca. 5 Watt. Dieser Typ wird erfolgreich z.B. am Toten Meer und, zusammen mit dem Alfred-Wegener-Institut, auf der Neumayer Station in der Antarktis.

tinyPC/4 (GNSS-Hardware-Layout tinyPC/4)

Die neueste Entwicklung der Stationshardware ist eine Weiterentwicklung des tinyPC/3. Neben einem verbesserten GNSS-Empfänger mit GPS- / Glonass- / Galileo- / Beidou-Empfangsmöglichkeit enthält dieser Typ zwei redundante Einplatinencomputer sowie einen GSM/WAN/VPN-Router für redundante Datenanbindung. Es ist geplant, diesen Typ als zukünftigen Standard einzusetzen.

Kontakt

Wissenschaftler
Dr. Markus Ramatschi
Geodätische Weltraumverfahren
Telegrafenberg
Gebäude A 17, Raum 10.12
14473 Potsdam
+49 331 288-1746
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