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Indoor-GPS: Ist der Satellitenempfang in Gebäuden möglich?

Dieser Beitrag ist in der zfv 4/2005 erschienen.

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Zusammenfassung: 

GPS-Signale, die eine Wand durchdringen, werden in Abhängigkeit von den Baumaterialien zusätzlich um den Faktor 100 und mehr gedämpft. Gegenüber einem Outdoor-Empfänger, der das Signal innerhalb weniger Sekunden akquirieren kann, benötigt derselbe Empfänger unter den Bedingungen des Innenraumes sehr viel länger, um zu einem brauchbaren Signal-Rauschverhältnis (S/N) zu kommen. Lange Wartezeiten sind jedoch für den Nutzer nicht zumutbar. Die Standardlösung zum Problem der Akquisition unter Indoor-Bedingungen setzt sich aus zwei Teilansätzen zusammen: Assistenz durch ein Mobilfunknetz und Parallelisierung des Rechenprozesses bei der Satellitensuche durch eine Blockkorrelation. Letztere kann im Zustandsraum (massiv parallel) oder im Frequenzraum (FFT) erfolgen. Durch diese beiden Maßnahmen kann zum einen der Suchbereich, meistens die Frequenzunsicherheit, verkleinert werden, zum anderen die Rechenleistung des Empfängers bei der Korrelation um einen Faktor 500 und mehr gesteigert werden. In dieser Arbeit werden die physikalischen Randbedingungen, die technischen Realisierungen sowie ein kurzer praktischer Empfängertest der Indoor-Ortung mit GPS beschrieben.

Summary: 

GPS signals penetrating a wall will be attenuated by factors up to 100 and more dependent on the material of the wall. In an outdoor environment a common receiver is capable to acquire the signal within some seconds. In contrast to this the same receiver needs a much longer period to achieve a suitable signal-to-noise ratio in indoor environments. However, for the user this is not acceptable. A faster acquisition in indoor environments can be realised pursuing two approaches: assistance by a cell phone network and massive parallel correlation. The latter one can be realised either in the time domain (massive parallel) or in the frequency domain (FFT). By means of assistance respectively massive parallel correlation, on the one hand the search space can be reduced and on the other hand the computing power of the receiver during the correlation process can be increased by a factor of 500 or more. This paper focusing on indoor location using GPS presents the physical framework, technical realisations and a brief receiver test.