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GNSS-Repeater und GPS-Re-Radiatoren

GNSS-Repeater sind HF-Systeme, die aktuelle Satellitennavigationssignale in geschlossene oder abgeschirmte Umgebungen weiterleiten, in denen der direkte Empfang eingeschränkt oder nicht möglich ist. Diese Systeme kommen in Hangars für Militärflugzeuge, Marineeinrichtungen, der Rüstungsindustrie und Entwicklungslabors für unbemannte Luftfahrzeuge (UAV) zum Einsatz und ermöglichen die Prüfung von GNSS-Empfängern in Innenräumen, die Integration von Avionik, Wartungsarbeiten sowie die Überprüfung von Geräten.

In dieser Kategorie werden Hersteller von GNSS-Repeatern vorgestellt, die Konfigurationen wie GPS-Repeater mit einem oder mehreren Ausgängen, tragbare GPS-Re-Radiatoren sowie Multi-Konstellations-Systeme anbieten.

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Hersteller und Lieferanten von GNSS-Repeatern

SAGLAMTEK
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Fortschrittliche HF-, Navigations- und elektronische Systeme für Verteidigungsanwendungen

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Überblick über GNSS-Repeater und GPS-Re-Radiatoren für Verteidigungsanwendungen

William Mackenzie

Aktualisiert:

Einführung in GNSS-Repeater und GPS-Re-Radiatoren

GNSS-Repeater und GPS-Re-Radiatoren sind HF-Systeme, die Live-Satellitennavigationssignale über eine Außenantenne empfangen und an Orte weiterleiten, an denen der direkte Satellitenempfang eingeschränkt oder nicht verfügbar ist. Diese Systeme kombinieren in der Regel rauscharme Verstärkung, Filterung, Koaxialkabel oder Glasfaserverbindungen sowie Innenraumantennen, um die Verfügbarkeit von GNSS-Signalen auf geschlossene, abgeschirmte oder anderweitig signalbeschränkte Umgebungen auszuweiten.

GNSS-Repeater mit Störschutz von SAGLAMTEK

GNSS-Repeater / Anti-Jam-GNSS-Repeater von SAGLAMTEK

Militärische GNSS-Repeater-Systeme kommen bei der Flugzeugwartung, der Herstellung von Verteidigungselektronik, der Entwicklung unbemannter Luftfahrzeuge (UAV) sowie bei der Prüfung von Navigationsgeräten zum Einsatz, wo in Innenräumen der Zugriff auf Live-Satellitensignale erforderlich ist. Zu den verfügbaren Konfigurationen gehören GPS-Repeater mit einem oder mehreren Ausgängen, tragbare Re-Radiator-Kits, ortsfeste Anlagen sowie Multikonstellationssysteme, die GPS-, Galileo-, GLONASS- und BeiDou-Signale unterstützen.

Militärische Anwendungen von GNSS-Repeatern

Signalverlängerung in Innenräumen für Hangars, Werften und Depots

GPS-Repeater für Innenräume verteilen Satellitennavigationssignale in Flugzeug-Hangars, Marine-Wartungsanlagen und Depots für Militärfahrzeuge, sodass installierte GNSS-Empfänger Satelliten erfassen und verfolgen können, ohne dass die Geräte ins Freie gebracht werden müssen. Dies unterstützt Wartungsarbeiten, Fehlerbehebung und Funktionsprüfungen, wobei die Abdeckung entweder auf einzelne Arbeitsbereiche zugeschnitten ist oder sich über mehrere Verteilungspunkte auf größere Anlagen erstreckt.

Signalverteilung in mehreren Zonen für die Fertigung von Verteidigungsavionik

GNSS-Repeater-Systeme mit mehreren Ausgängen können empfangene Satellitensignale an mehrere Produktionsstationen, Integrationsprüfstände und Geräteprüfbereiche innerhalb derselben Anlage verteilen. HF-Splitter, Verteilungsverstärker und einzelne Nachstrahlantennen sorgen für eine kontrollierte Abdeckung in verschiedenen Zonen und unterstützen so Empfängersuche-Tests, die Avionik-Integration sowie die Fertigungsprüfung, während gleichzeitig der Bedarf an separaten Außenempfangsantennen reduziert wird.

Kontinuierliche GNSS-Signalverfügbarkeit für Einrichtungen mit Rapid-Scramble-Betrieb

GNSS-Repeater können innerhalb von Flugzeughangars und Einsatzbereitschaftsanlagen einen kontinuierlichen Zugriff auf Live-Satellitennavigationsdaten, einschließlich Ephemeriden und anderer Navigationsdaten, gewährleisten. Kompatible Empfänger können daher die Satellitenverfolgung und den Empfang aktueller Navigationsdaten aufrechterhalten, solange sich die Ausrüstung im Innenbereich befindet, was möglicherweise Verzögerungen bei der Erfassung verringert, sobald sich die Plattform ins Freie bewegt, wobei die tatsächliche Einsatzbereitschaft von der Signalkontinuität, dem Empfängerdesign und den Betriebsbedingungen abhängt.

Gesteuerte Multiband-Weiterverbreitung für UAVs und F&E-Labore

Multiband-GNSS-Re-Transmitter unterstützen Labortests von UAV-Navigationsempfängern, Positionierungsmodulen und integrierter Avionik, indem sie Live-Satellitensignale über ausgewählte Frequenzbänder verteilen. Dies ermöglicht die Durchführung von Erfassungs- und Verfolgungsprüfungen unter Verwendung tatsächlicher Satellitenübertragungen, einschließlich des Empfangs mehrerer Konstellationen, sofern unterstützt, während kontrollierte HF-Umgebungen dazu beitragen können, externe Störungen zu begrenzen und konsistente Testbedingungen aufrechtzuerhalten. Die Weiterverbreitung von Live-Signalen ersetzt jedoch nicht die GNSS-Simulation, wenn definierte Flugbahnen, Fehlerbedingungen oder wiederholbare Navigationsszenarien erforderlich sind.

Präzisionszeitmessung und Synchronisation für gehärtete C4ISR-Einrichtungen

GNSS-Verteilungssysteme können kompatible Zeitempfänger, die in geschützten Einrichtungen für Kommando, Kontrolle, Kommunikation, Computer, Nachrichtendienst, Überwachung und Aufklärung (C4ISR) installiert sind, mit Live-Satellitensignalen versorgen. Diese Empfänger können Zeitreferenzen für Kommunikations-, Datenerfassungs- und Synchronisationsgeräte erzeugen, wobei die Gesamtzeitgenauigkeit jedoch von der Empfängerleistung, den Verteilungsverzögerungen und der Kalibrierung abhängt, sodass für anspruchsvolle Zeitanwendungen eine dedizierte, kabelgebundene GNSS-HF-Verteilung der drahtlosen Weiterverbreitung vorzuziehen ist.

Wichtige Konfigurationen von GNSS-Repeatern und -Re-Radiatoren

GNSS-Repeater-Systeme sind in verschiedenen Konfigurationen erhältlich, die für unterschiedliche Abdeckungsbereiche, Signalverteilungsentfernungen, Installationsbedingungen und Anforderungen an die Empfängerkompatibilität ausgelegt sind. Einige Konfigurationen beschreiben die HF-Verteilungsarchitektur, während andere sich auf das Installationsformat oder die unterstützten Satellitensignale beziehen; kabelgebundene GNSS-Verteilungssysteme können Signale direkt an Empfänger liefern, anstatt sie über eine Innenantenne weiterzustrahlen.

Konfiguration Signalverteilungsmethode Abdeckungsmerkmale Anwendungen im Verteidigungsbereich
GNSS-Repeater mit einem Ausgang Ein HF-Ausgang, der eine Nachstrahlantenne speist Lokale Abdeckung innerhalb eines Raums oder eines definierten Arbeitsbereichs Avionik-Prüfstände, Empfängertests und Gerätewartung
GNSS-Repeater-Systeme mit mehreren Ausgängen Mehrere HF-Ausgänge unter Verwendung von Splittern oder Verteilungsverstärkern Mehrere Räume, Arbeitsplätze oder Testbereiche Verteidigungsindustrie, Integrationsanlagen und Wartungsdepots
GPS-Re-Radiatoren für den Innenbereich Außenantenne, die an eine Sendeantenne im Innenbereich angeschlossen ist Kontrollierte Abdeckung im Innenbereich innerhalb des zugelassenen Bereichs Flugzeughangars, Fahrzeugwerkstätten und GNSS-Empfängerprüfungen
Glasfaser-basierte GNSS-Verteilungssysteme HF-über-Glasfaser-Verbindungen mit optisch-HF-Wandlung Signalverteilung über große Entfernungen zu Empfängern oder Nachstrahlantennen Marineeinrichtungen, geschützte Anlagen und verteilte Teststandorte
Tragbare GNSS-Repeater-Systeme Kompakte HF-Repeater-Baugruppen mit temporären Antennenanschlüssen Lokale, temporäre Abdeckung Wartung vor Ort, temporäre Testaufbauten und mobile Werkstätten
Fest installierte GNSS-Repeater-Systeme Fest installierte Antennen, Verkabelung und HF-Verteilerausrüstung Kontinuierliche Abdeckung bestimmter Anlagenbereiche Flugzeugunterstände, Produktionsanlagen und Wartungshangars
GNSS-Repeater für mehrere Konstellationen HF-Verteiler, die mehrere GNSS-Konstellationen und ausgewählte Frequenzbänder unterstützen Abdeckung für kompatible Mehrkonstellations-Empfänger Fortschrittliche Avionik-Integration, UAV-Entwicklung und Verifizierung von GNSS-Geräten

Komponenten eines GNSS-Repeater-Systems

Ein typisches GPS-Repeater-System kombiniert eine Außenempfangsantenne mit Verstärkung, Filterung und Signalverteilung sowie eine Innenraum-Nachstrahlantenne, wodurch außerhalb des Gebäudes empfangene Live-Satellitensignale in den gewünschten Innenbereich weitergeleitet werden können. Bei Mehrzonen- oder Ferninstallationen können zusätzliche HF-Verteilungshardware oder optische Verbindungen zum Einsatz kommen, um über mehrere Empfänger oder Versorgungsbereiche hinweg angemessene Signalpegel aufrechtzuerhalten.

  • GNSS-Empfangsantennen für den Außenbereich: Empfangen Live-Satellitennavigationssignale von GPS und anderen unterstützten GNSS-Konstellationen.
  • Rauscharme Verstärker (LNAs): Erhöhen die Empfangssignalpegel und minimieren gleichzeitig zusätzliches Systemrauschen.
  • Koaxialkabel: Übertragen GNSS-Hochfrequenzsignale zwischen Antennen, Verstärkern und Verteilungsgeräten.
  • HF-Verteiler und Verteilungsverstärker: Teilen und verstärken Signale für mehrere Empfänger oder Innenraum-Nachstrahlantennen.
  • Bandpassfilter: Dämpfen unerwünschte Signale außerhalb des Bandes und lassen gleichzeitig die vorgesehenen GNSS-Frequenzbänder durch.
  • Innenraum-Reemissionsantennen: Senden empfangene GNSS-Signale innerhalb eines definierten Abdeckungsbereichs im Innenraum aus.
  • Stromversorgungen und Bias-T-Stücke: Versorgen aktive Antennen, Verstärker und andere kompatible HF-Komponenten mit elektrischer Energie.
  • Glasfaser-Sender und -Empfänger: Wandeln GNSS-HF-Signale in optische Signale um und zurück, um diese über größere Entfernungen zu verteilen.

Die Auswahl und Installation der Komponenten wirken sich direkt auf den gesamten HF-Verstärkungsgrad, die Signalqualität, die Übertragungsverzögerung, die Antennenisolierung und die Abdeckung in Innenräumen aus; daher muss das System so ausgelegt sein, dass angemessene Signalpegel aufrechterhalten werden, ohne Instabilitäten zu verursachen. Eine übermäßige Verstärkung oder eine unzureichende Isolierung zwischen Empfangs- und Sendeantennen kann zu Rückkopplungen, Schwingungen und Störungen führen.

Regulatorische und elektromagnetische Verträglichkeitsaspekte

GNSS-Repeater und GPS-Re-Radiatoren erfordern eine sorgfältige Steuerung der gesendeten HF-Signale, da unbefugte oder unzureichend abgeschirmte Rückstrahlung Satellitennavigationsempfänger außerhalb des vorgesehenen Versorgungsbereichs stören kann. Die behördlichen Anforderungen hängen daher vom Installationsort, der Systemkonfiguration, den Frequenzbändern, den Sendeleistungen und der Behörde ab, unter deren Aufsicht die Geräte betrieben werden.

  • Nationale Frequenzvorschriften: Legen die geltenden Beschränkungen, Genehmigungen und Betriebsbedingungen für die GNSS-Signalweiterverbreitung fest.
  • Anforderungen der Federal Communications Commission (FCC): Regeln die geltenden nicht-föderalen Angelegenheiten im Zusammenhang mit HF-Emissionen und der Genehmigung von Geräten in den Vereinigten Staaten. Die GPS-Weiterausstrahlung unterliegt spezifischen Einschränkungen und ist im Allgemeinen nicht allein deshalb zulässig, weil geeignete Geräte im Handel erhältlich sind.
  • Anforderungen der National Telecommunications and Information Administration (NTIA): Diese regeln die Nutzung des Funkfrequenzspektrums auf Bundesebene in den Vereinigten Staaten, einschließlich der geltenden Genehmigungsregelungen für die GPS-Weiterausstrahlung in Einrichtungen des Bundes.
  • MIL-STD-461: Definiert Anforderungen hinsichtlich elektromagnetischer Störaussendungen und Störanfälligkeit für militärische Geräte und Teilsysteme, sofern dies im Beschaffungs- oder Qualifizierungsprogramm festgelegt ist.
  • MIL-STD-810: Enthält umwelttechnische Überlegungen und Laborprüfverfahren, die für die Qualifizierung von militärischer Ausrüstung relevant sind.

Anlagen müssen zudem den Abstand zwischen den Antennen, HF-Leckage, die Ausgangspegel der Sender sowie mögliche Störungen benachbarter GNSS-Empfänger berücksichtigen. Die Qualifizierung gemäß militärischen Umwelt- oder elektromagnetischen Normen berechtigt nicht eigenständig zur Weiterverbreitung von GPS-Signalen, sodass behördliche Genehmigungen und die Einhaltung der HF-Vorschriften weiterhin separat zu berücksichtigen sind.

Entwicklungen in der GNSS-Repeater-Technologie

Die Entwicklungen in der GNSS-Repeater-Technologie konzentrieren sich auf eine breitere Frequenzkompatibilität, eine flexiblere Signalverteilung, eine verbesserte HF-Steuerung sowie eine einfachere Verwaltung von Anlagen, die mehrere Empfänger oder Testbereiche versorgen.

  • RF-over-Fiber (RFoF)-Verteilung: Optische Verbindungen ermöglichen die Verteilung von GNSS-Signalen über größere Entfernungen als herkömmliche Koaxialinstallationen, wobei sie eine geringe Dämpfung in der Glasfaser und Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen entlang des optischen Pfades aufweisen, auch wenn optische Konvertierungsgeräte weiterhin Systemrauschen und Verzögerungen verursachen.
  • Breitbandige Unterstützung mehrerer Konstellationen und Frequenzen: Größere HF-Bandbreiten ermöglichen die gleichzeitige Verteilung der unterstützten GPS-, Galileo-, GLONASS- und BeiDou-Signale über mehrere Frequenzbänder hinweg, einschließlich GPS L1, L2 und L5. Die Verteilung geschützter militärischer Signale, darunter der GPS-M-Code und der Public Regulated Service (PRS) von Galileo, erfordert entsprechend autorisierte und kompatible Geräte.
  • Automatische Verstärkungsregelung und Vermeidung von Schwingungen: Einstellbare Verstärkungs- und Überwachungsfunktionen in entsprechend ausgestatteten Repeatern können dabei helfen, die Ausgangspegel zu steuern und die Sättigung der Verstärker zu reduzieren, während eine ausreichende Antennenisolierung und ein Rückkopplungsschutz weiterhin unerlässlich sind, um HF-Schwingungen zu verhindern.
  • Netzwerkgesteuerte GNSS-Repeater: Systeme mit unterstützten Netzwerkschnittstellen können den Betriebsstatus aus der Ferne bereitstellen, HF-Pegel überwachen, Antennenfehler diagnostizieren und Alarmmeldungen für ein zentralisiertes Anlagenmanagement liefern.
  • Integrierte modulare Verteilereinheiten: Rack-montierte oder kompakte Baugruppen können Verstärkung, Filterung, Aufteilung und optionale optische Schnittstellen kombinieren und so die Verteilung von GNSS-Signalen über mehrere Geräte Standorte hinweg vereinfachen.

Zusammen ermöglichen diese Entwicklungen eine anpassungsfähigere GNSS-Signalverteilung in Verteidigungsanlagen, insbesondere dort, wo Installationen mehrere Versorgungszonen, lange Verteilungsstrecken, eine zentralisierte Überwachung oder Kompatibilität mit modernen Multiband-Navigationsempfängern erfordern.