{"id":5756,"date":"2018-09-13T20:17:50","date_gmt":"2018-09-13T18:17:50","guid":{"rendered":"http:\/\/spaceteam.at\/?p=5756"},"modified":"2018-09-13T20:17:50","modified_gmt":"2018-09-13T18:17:50","slug":"validierung-gnss-system","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/2018\/09\/13\/validierung-gnss-system\/","title":{"rendered":"Validierung GNSS-System"},"content":{"rendered":"<p>Unser Boardcomputer, genannt FMS (Flight Management System), beherbergt neben einem Cortex M3 Microcontroller, Speicher, Inertialsensoren, Drucksensor etc. auch ein GNSS Modul von uBlox. Genauer gesagt das uBlox CAM-M8Q.<\/p>\n<p>F\u00fcr die meisten unserer bisherigen Raketenstarts waren die Spezifikationen dieses Moduls mehr als ausreichen und hat meist w\u00e4hrend des ganzen Fluges bis hin zur Landung akkurate Positionsdaten gesendet. F\u00fcr unser aktuelles Rekordprojekt\u00a0<a href=\"http:\/\/spaceteam.at\/rockets\/the-hound\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">The Hound<\/a>\u00a0werden aber die sogenannten <em>CoCom-Limits<\/em> schlagend.<\/p>\n<blockquote><p>\u00a0In GPS technology, the term &#8220;COCOM Limits&#8221; also refers to a limit placed on GPS tracking devices that disables tracking when the device calculates that it is moving faster than 1,000 knots (1,900\u00a0km\/h; 1,200\u00a0mph) at an altitude higher than 18,000\u00a0m (59,000\u00a0ft).\u00a0This was intended to prevent the use of GPS in\u00a0intercontinental ballistic missile-like applications.<\/p><\/blockquote>\n<p>von\u00a0<a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Coordinating_Committee_for_Multilateral_Export_Controls\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Wikipedia<\/a>. Laut Hersteller ist das von uns verwendete GNSS Modul f\u00fcr max. Altitude von 50km und max. Geschwindigkeit von 500m\/s (also 1800km\/h, Ma 1.45) spezifiziert. Genauere Angaben dazu, was beim \u00fcberschreiten dieser Limits passiert, gibt der Hersteller nicht an. F\u00fcr Raketenstarts \u00fcber diesen Limits stellte sich nun die Frage: Gibt das Modul beim wieder-Unterschreiten der Limits wieder Positionsdaten aus oder muss das Modul danach neu initialisiert werden?<\/p>\n<p>Diese Frage wollten wir mithilfe eines GNSS-Simulators beantworten, den wir bei\u00a0<a href=\"https:\/\/www.ruag.com\/de\/produkte-und-dienstleistungen\/weltraum\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">RUAG Space Austria\u00a0<\/a>dankenswerter Weise verwenden durften. Dieser Simulator wird anstatt der GNSS-Antenne an das Modul angeschlossen und simuliert die empfangenen Satellitensignale. Dabei kann eine beliebige Trajektorie des Vehikels, Satellitenkonstellationen, Atmosph\u00e4renmodell uvm. simuliert werden. F\u00fcr unseren Testfall hatten wir aus dem <a href=\"http:\/\/openrocket.info\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Simulationsprogramm OpenRocket<\/a>\u00a0verschiedene Trajektorien erstellt: Einen Testfall f\u00fcr einen Flug unterhalb den Limits und einen Testfall, wo diese Limits \u00fcberschritten werden.<\/p>\n<p>Nach weniger als 50s nach dem Coldstart liefert das Modul bereits seine (simulierte) Position, was sich mit den Erfahrungen im Feldtest mit aktiven GNSS-Antennen deckt.<\/p>\n<div id='gallery-1' class='gallery galleryid-5756 gallery-columns-3 gallery-size-thumbnail'><dl class='gallery-item'>\n\t\t\t<dt class='gallery-icon landscape'>\n\t\t\t\t<a href='https:\/\/wptest3.tust.at\/gnss-sim-total\/'><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"150\" height=\"150\" src=\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Sim-Total-scaled-1-150x150.jpg\" class=\"attachment-thumbnail size-thumbnail\" alt=\"\" \/><\/a>\n\t\t\t<\/dt><\/dl><dl class='gallery-item'>\n\t\t\t<dt class='gallery-icon landscape'>\n\t\t\t\t<a href='https:\/\/wptest3.tust.at\/gnss-aufbau\/'><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"150\" height=\"150\" src=\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Aufbau-scaled-1-150x150.jpg\" class=\"attachment-thumbnail size-thumbnail\" alt=\"\" \/><\/a>\n\t\t\t<\/dt><\/dl><dl class='gallery-item'>\n\t\t\t<dt class='gallery-icon landscape'>\n\t\t\t\t<a href='https:\/\/wptest3.tust.at\/gnss-simulator\/'><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"150\" height=\"150\" src=\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Simulator-scaled-1-150x150.jpg\" class=\"attachment-thumbnail size-thumbnail\" alt=\"\" \/><\/a>\n\t\t\t<\/dt><\/dl><br style=\"clear: both\" \/>\n\t\t<\/div>\n\n<p>Der Test f\u00fcr einen Flug auf 600m AGL lief wie erwartet, \u00fcber den gesamten Zeitraum hat das Modul die simulierten Positionsdaten ausgegeben:<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Sim_plotSTR04.png\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-5757 size-full\" src=\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Sim_plotSTR04.png\" alt=\"\" width=\"478\" height=\"433\" srcset=\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Sim_plotSTR04.png 478w, https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Sim_plotSTR04-300x272.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 478px) 100vw, 478px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Bei dem simulierten Flug von The Hound mit Apogee&gt;100km zeigte sich nun folgendes Bild:<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Sim_plotTH.png\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-5758 size-full\" src=\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Sim_plotTH.png\" alt=\"\" width=\"504\" height=\"501\" srcset=\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Sim_plotTH.png 504w, https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Sim_plotTH-300x298.png 300w, https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/GNSS-Sim_plotTH-150x150.png 150w\" sizes=\"auto, (max-width: 504px) 100vw, 504px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Wie erwartet gibt das Modul bei \u00dcberschreiten der max. Geschwindigkeit &#8211; w\u00e4hrend und nach der Brenndauer der beiden Motoren &#8211; sowie beim \u00dcberschreiten der max. H\u00f6he keine Positionsdaten mehr aus. Beim Unterschreiten der Limits am Fallschirm berichtet das Modul jedoch selbstst\u00e4ndig wieder seine Position. Die Zeitspanne von etwa 50s nach dem Unterschreiten bis zum ersten Fix ist unklar, vermutlich ben\u00f6tigt das verwendete Filter zur Berechnung der Positionen eine gewisse Zeit, vergleichbar zum Coldstart des Moduls.<\/p>\n<p>Zusammenfassend: Das verwendete GNSS-Modul gen\u00fcgt unseren Anforderungen und kann nach dem Wiedereintritt am Fallschirm bereits seine Positionsdaten \u00fcbermitteln. Einer erfolgreichen Lokalisierung nach der Landung steht somit nichts im Weg.<\/p>\n<p>Was das Modul nicht kann bzw. darf: Die maximale H\u00f6he am Apogee ausgeben. Dies war jedoch auch nicht beabsichtigt sondern erfolg im Post-Processing durch Auswerten der Daten der Inertialsensoren ausgehend von den letzten Positionsdaten des GNSS-Moduls sowie des max. H\u00f6he berechnet \u00fcber den Luftdruck. Die Flugbahn kann somit bis auf wenige Prozent Fehler rekonstruiert werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Unser Boardcomputer, genannt FMS (Flight Management System), beherbergt neben einem Cortex M3 Microcontroller, Speicher, Inertialsensoren, Drucksensor etc. auch ein GNSS Modul von uBlox. Genauer gesagt das uBlox CAM-M8Q. F\u00fcr die meisten unserer bisherigen Raketenstarts waren die Spezifikationen dieses Moduls mehr als ausreichen und hat meist w\u00e4hrend des ganzen Fluges bis hin zur Landung akkurate Positionsdaten&hellip;&nbsp;<a href=\"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/2018\/09\/13\/validierung-gnss-system\/\" class=\"\" rel=\"bookmark\">Read More &raquo;<span class=\"screen-reader-text\">Validierung GNSS-System<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":5761,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","_themeisle_gutenberg_block_has_review":false,"_ti_tpc_template_sync":false,"_ti_tpc_template_id":"","footnotes":""},"categories":[39],"tags":[131,145,75],"class_list":["post-5756","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-rockets-en","tag-elektronik","tag-rocket","tag-the-hound"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5756","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=5756"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5756\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/5761"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=5756"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=5756"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/wptest3.tust.at\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=5756"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}