Autor: Julian Pimpi, B.Sc.
Titel: Entwicklung und Evaluierung eines low-cost GNSS Systems zur dezimeter-genauen Echtzeitpositionierung
Art: Master's Thesis
Jahr, Nr.: 2016, #434
Betreuer: Dr.-Ing. Andreas Wagner

GNSS-Empfänger mit integrierter Antenne sind bereits ab geringen Beträgen erhältlich, allerdings fließen in die Positionsbestimmung ausschließlich Codemessungen ein. Die Genauigkeit von einigen Metern kann bei dieser Messmethode nicht gesteigert werden, da hierbei bereits prozessierte Koordinaten ausgegeben werden. Die Rohmessdaten des Empfängers können nicht ausgelesen und ausgewertet werden. Geodätische GNSS-Mehrfrequenzempfänger hingegen erreichen Genauigkeiten von 1-3 cm und erfordern einen finanziellen Investitionsaufwand von mehreren tausend Euro. Sie sind damit für viele Anwendungen zu kostspielig. Im Rahmen dieser Arbeit soll deshalb ein lowcost GNSS-System auf der Plattform des Einplatinencomputers Raspberry Pi aufgebaut werden. Zur Verfügung stehen neben der Antenne Tallysman TW 3710 das GNSS-Modul NVS08C-CSM. Dieses Modul wertet zusätzlich zu den Pseudodistanzen auch die L1-Trägerphase aus und gibt die Rohmessdaten an die Berechnungseinheit weiter. Die Berechnungen erfolgen mit RTKLIB, einer open-source Programmbibliothek von T. Takasu, in Echtzeit auf dem Raspberry Pi. Um das System neben SAPOS Referenzdaten der bayerischen Landesvermessung auch mit eigenen Referenzdaten zu testen, wird eine eigene Basisstation mit einem NTRIP-Caster eingerichtet. Die zur Kommunikation verwendeten Protokolle und Schnittstellen werden in diesem Zusammenhang erläuternd dargestellt. Hinsichtlich der erreichbaren Genauigkeit werden statische und kinematische Messungen durchgeführt. In diesem Zusammenhang erfolgt eine Analyse der verwendeten Software, sowie eine Auseinandersetzung mit den wichtigsten Parametern. Der Einfluss der Antennenqualität wird durch Verwendung unterschiedlicher Antennen nachgewiesen. Die prozessierten Koordinaten werden simultan zur Weiterverarbeitung im NMEA-Format an diversen Schnittstellen ausgegeben und können zur dezimeter-genauen Trajektorienbestimmung des Georadars SIR System 3000 verwendet werden. Für statische Anwendungen der Bauwerksüberwachung und Deformationsanalyse können - abhängig von der Antenne und Umwelteinflüssen - die zentimeter-genauen Koordinaten im Anschluss an Geo-Sensorsysteme, z. B. MoSTUM, weitergegeben werden.