"OpenGPS"-Empfänger

Der "OpenGPS"-Empfänger wurde am GFZ für Untersuchungen zur wissenschaftlichen Nutzung von reflektierten GPS-Signalen entwickelt und realisiert. Das im Jahr 2001 von C. Kelley initiierte "OpenSourceGPS"-Projekt stellt die Grundlage für das Hardware- und Software-Konzept des "OpenGPS"-Empfängers dar [1]. Die "OpenGPS"-Hardware nutzt das Einfrequenz-GPS-Modul "Superstar II" des Herstellers CMC Electronics (jetzt NovAtel) mit dem GP2015/GP2021-Chipsatz (Hersteller Zarlink, ehemals Mitel Semiconductor), von dem Prozessor- und Speichereinheiten entfernt wurden. Über eine speziell entwickelte Schnittstellenlogik kann vom Hostrechner über die PCI-Schnittstelle direkt auf die Register des 12-Kanal-Hardwarekorrelators GP2021 zugegriffen werden. Der Empfänger wird in einem Standard-PC unter dem Echtzeitbetriebssystem RTAI-Linux (www.rtai.org) betrieben.

Die "OpenGPS"-Empfängersoftware basiert auf der GPL-lizensierten "OpenSourceGPS"-Software und wurde für die speziellen Anforderungen der GPS-Reflektometrie angepasst und erweitert. Sie zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

  • Die Parameter von Träger- und Kodephasenschleifen können während des Messbetriebs beliebig verändert werden.
  • Zwei oder mehrere Detektionskanäle können phasenstarr miteinander verbunden werden ("Kanalklonierung").
  • Die Rückkopplunggrößen der Trägerphasen-, wie auch der Kodedetektionsschleifen können abgetrennt und durch entsprechende Korrekturwerte aus Modellparameterisierungen ersetzt werden ("open-loop"-Betrieb).
  • Inphase- und Quadraturkorrelationssummen beider Korrelationsarme können mit einer Datenrate von bis zu 100 Hz abgespeichert werden.
  • Diese Korrelationssummen, sowie NCO-Werte und andere Parameter können während der Messung graphisch dargestellt werden.

In den vergangenen 10 Jahren wurde der "OpenGPS"-Empfänger in einer Reihe von Messkampagnen erfolgreich eingesetzt [2, 3].

Literatur

[1] Kelley, C.: Internet-based open source software for learning about GPS, GPS Solutions, 6, 201-205, doi:10.1007/s10291-002-0026-2, 2002.

[2] A. Helm: Ground-based GPS altimetry with the L1 OpenGPS receiver using carrier phase-delay observations of the reflected GPS signals, Scientific technical report STR08/10, Deutsches GeoForschungsZentrum, 2008.

[3] A. Helm et al., Detection of coherent reflections with GPS bipath interferometry, unveröffentlicht, http://arxiv.org/abs/physics/0407091

[4] G. Beyerle and F. Zus (2017): Open-loop GPS signal tracking at low elevation angles from a ground-based observation site. Atmos. Meas. Tech., 10, 15-34. doi:10.5194/amt-10-15-2017

[5] Beyerle, Georg (2016): Ground-based GPS observations at low elevation angles using
open-loop signal tracking. GFZ Data Services. doi:10.5880/GFZ.2016.1.1.002

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