Wenn GNSS nicht mehr selbstverständlich ist – resiliente Navigation für autonome Systeme
Mit REGINA-AIR verbindet Hensec resiliente GNSS-Navigation mit Echtzeit-Informationen über die lokale Störsituation
Vom 14. bis 18. September treffen sich auf Andøya in Norwegen erneut Hersteller, Forschungseinrichtungen und Systementwickler zum Jammertest 2026. Unter kontrollierten realen Bedingungen werden dort Positionierungs- und Navigationssysteme gezielt mit GNSS-Jamming, Meaconing und Spoofing konfrontiert.
Veranstaltungen wie der Jammertest zeigen, wie stark das Thema resiliente Satellitennavigation inzwischen an Bedeutung gewonnen hat. Denn insbesondere bei UAVs und anderen autonomen Systemen ist GNSS längst nicht mehr nur eine zusätzliche Informationsquelle. Position, Geschwindigkeit und präzise Zeitinformationen fließen unmittelbar in Navigation, Flugregelung, Missionsplanung und die Georeferenzierung von Sensordaten ein.
Damit wird GNSS zugleich zu einem kritischen Bestandteil des Gesamtsystems.
Zuverlässiger GNSS-Empfang kann jedoch nicht unter allen Einsatzbedingungen als selbstverständlich vorausgesetzt werden. Andere Funksysteme, unbeabsichtigte Störaussendungen oder gezieltes Jamming können die Verfügbarkeit und Qualität der Satellitennavigation erheblich beeinträchtigen. Aufgrund der sehr geringen Empfangsleistung der Satellitensignale kann bereits vergleichsweise geringe Störenergie am Empfänger deutliche Auswirkungen haben.
Für autonome Systeme stellt sich deshalb zunehmend nicht nur die Frage, wie genau eine GNSS-Lösung unter idealen Bedingungen arbeitet, sondern wie zuverlässig sie mit einer gestörten HF-Umgebung umgehen kann.
Genau diese Fragestellung war einer der Ausgangspunkte bei der Entwicklung von hensec REGINA-AIR.
Resilienz muss vor dem Empfänger beginnen
Ein leistungsfähiger GNSS-Empfänger ist nur ein Teil der Lösung.
Starke Störsignale treffen zunächst auf die Antenne und den HF-Signalpfad. Ist dieser Bereich bereits überlastet oder stark beeinträchtigt, sind den nachfolgenden Verfahren zur Signalverarbeitung und Störunterdrückung Grenzen gesetzt. Umgekehrt reicht eine störungsresiliente Antenne allein nicht aus, wenn der Empfänger die verbleibenden Satellitensignale und auftretende Interferenzen nicht entsprechend verarbeiten kann.
Hensec verfolgt deshalb mit REGINA-AIR einen mehrstufigen Ansatz.
Das System kombiniert jamming-resiliente Antennentechnologie von Calian mit einem leistungsfähigen Septentrio-GNSS-Empfänger und einer von hensec entwickelten kompakten Elektronik- und Schnittstellenplattform.
Die Resilienz beginnt damit bereits am HF-Eingang und wird auf Empfängerebene fortgesetzt. Im Mittelpunkt steht nicht eine einzelne „Anti-Jamming-Funktion“, sondern ein möglichst robuster GNSS-Signalpfad als Gesamtsystem.
Vom GNSS-Empfänger zum integrierten Navigationsmodul
Gerade bei UAVs ist jedoch nicht nur die GNSS-Leistung entscheidend. Gewicht, Platzbedarf, Stromversorgung, Schnittstellen und Softwareintegration bestimmen wesentlich, ob sich eine Technologie praktisch in eine autonome Plattform integrieren lässt.
REGINA-AIR wurde deshalb nicht als lose Kombination einzelner Komponenten entwickelt.
Der Septentrio GNSS-Empfänger ist in eine kompakte hensec-Elektronik integriert, die die für das autonome System benötigten Navigations- und Statusinformationen in Echtzeit bereitstellt. Dazu gehören Position, Geschwindigkeit und präzise Zeitinformationen. Über DroneCAN können diese Daten direkt an das übergeordnete System beziehungsweise den Flight Controller übertragen werden. Damit verlagert sich ein wesentlicher Teil der Integrationsarbeit vom Anwender in das Produkt selbst. Statt Antenne, GNSS-Empfänger, Spannungsversorgung, Schnittstellen und Datenübertragung jeweils separat zu integrieren, steht eine auf diesen Anwendungsfall abgestimmte Systemlösung zur Verfügung.
Das ist insbesondere bei UAVs und kompakten autonomen Plattformen relevant, bei denen Bauraum, Gewicht und Entwicklungsaufwand eine ebenso wichtige Rolle spielen wie die reine Leistungsfähigkeit der einzelnen Komponenten.
Eine Störung ist selbst eine wertvolle Information
Ein weiterer Aspekt war bei der Entwicklung von REGINA-AIR besonders wichtig.
Bei einer klassischen GNSS-Installation interessiert in erster Linie das Ergebnis der Navigation. Solange eine gültige Position ausgegeben wird, bleibt die aktuelle HF-Situation für das übergeordnete System häufig weitgehend unsichtbar. Für ein autonomes System kann diese Information jedoch von erheblichem Wert sein. REGINA-AIR stellt deshalb Informationen über erkannte GNSS-Interferenzen nicht nur intern für die Signalverarbeitung zur Verfügung. Die entsprechenden Informationen können auch digital an das Host-System weitergegeben werden.
Aus dem GNSS-System wird damit gleichzeitig ein Sensor für die lokale GNSS-Störumgebung.
Das eröffnet Anwendungen, die über die reine Verbesserung der Navigation hinausgehen. Ein UAV kann beispielsweise während eines Fluges auftretende Interferenzen erkennen und gemeinsam mit Position und Zeit erfassen. Störereignisse lassen sich dadurch geografisch zuordnen, protokollieren und anschließend analysieren. Bei entsprechender Verarbeitung können so mobile Messungen oder georeferenzierte Darstellungen der GNSS-Störsituation entstehen.
Navigation und Situational Awareness wachsen zusammen
Für autonome Systeme ist diese Kombination besonders interessant.
Die Plattform kann nicht nur versuchen, ihre Navigation unter erschwerten Bedingungen aufrechtzuerhalten. Sie erhält gleichzeitig Informationen darüber, dass sich die Qualität ihrer elektromagnetischen Umgebung verändert hat. Diese Information kann protokolliert, an eine Bodenstation übertragen oder durch übergeordnete Funktionen der autonomen Plattform berücksichtigt werden. Damit entsteht eine zusätzliche Ebene der Situational Awareness.
Die relevante Frage lautet dann nicht mehr nur: „Wo bin ich?“ sondern zusätzlich: „Unter welchen GNSS-Bedingungen befinde ich mich gerade?“
Genau darin liegt ein wesentlicher Unterschied zwischen einem konventionellen GNSS-Empfänger und dem mit REGINA-AIR verfolgten Systemansatz.
Zwei Datenströme – ein System
Technisch betrachtet stellt REGINA-AIR zwei unterschiedliche Arten von Informationen zur Verfügung:
Auf der einen Seite stehen die klassischen PNT-Daten – Position, Navigation und Zeit – für die unmittelbare Nutzung durch das autonome System.
Auf der anderen Seite stehen Informationen über die GNSS-Störsituation, die für Monitoring, Logging und weiterführende Analysen genutzt werden können.
Beide Informationswelten entstehen innerhalb desselben Systems und können der übergeordneten Plattform in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden.
Damit lässt sich die Funktion von REGINA-AIR auf drei Aufgaben zusammenfassen:
NAVIGATE.
Resiliente Multi-Band- und Multi-Constellation-GNSS-Navigation für anspruchsvolle HF-Umgebungen.
DETECT.
Erkennung von GNSS-Interferenzen an Bord und digitale Bereitstellung der entsprechenden Informationen in Echtzeit.
ANALYSE.
Nutzung der gewonnenen Daten für Monitoring, Logging, Messungen, georeferenzierte Auswertungen und Post-Mission-Analysen. Die Kombination dieser Funktionen macht die GNSS-Komponente zu einem aktiven Bestandteil der Systemüberwachung.
Entwickelt aus Anforderungen der UAV-Praxis
REGINA-AIR entstand aus konkreten Anforderungen im UAV-Umfeld.
Die Herausforderung bestand darin, unterschiedliche Technologien nicht nur miteinander zu kombinieren, sondern sie so zu integrieren, dass daraus eine kompakte und praktisch nutzbare Einheit für autonome Plattformen entsteht. Dazu gehört auch die direkte Anbindung an bestehende Systemarchitekturen. Durch die Bereitstellung der Navigations- und Interferenzinformationen über DroneCAN kann REGINA-AIR unmittelbar in entsprechende UAV- und Autopilot-Umgebungen eingebunden werden.
Der Ansatz ist jedoch nicht auf UAVs beschränkt. Auch bei UGVs, mobilen Robotiksystemen, Messplattformen und anderen autonomen Anwendungen stellt sich zunehmend dieselbe Frage: Wie lässt sich zuverlässige PNT mit Informationen über die Qualität der zugrunde liegenden GNSS-Umgebung verbinden?
Resiliente PNT wird zur Systemaufgabe
Der Jammertest in Norwegen macht diese Entwicklung auf besondere Weise sichtbar: Die Robustheit von GNSS- und PNT-Systemen wird zunehmend nicht nur im Labor, sondern unter kontrollierten realen Störbedingungen untersucht.
Für die Entwicklung autonomer Systeme ist das von großer Bedeutung. Mit zunehmender Autonomie steigt die Abhängigkeit von der Verfügbarkeit und Verlässlichkeit von Positionierungs-, Navigations- und Zeitinformationen. Gleichzeitig werden die elektromagnetischen Umgebungen, in denen solche Systeme eingesetzt werden, nicht einfacher.
Aus unserer Sicht reicht es deshalb langfristig nicht aus, GNSS ausschließlich anhand von Genauigkeit und Empfindlichkeit unter optimalen Empfangsbedingungen zu beurteilen.
Ebenso relevant ist, wie ein System auf Störungen reagiert, welche Informationen es über seine eigene Empfangssituation bereitstellt und wie einfach diese Informationen in die Gesamtarchitektur einer autonomen Plattform eingebunden werden können.
REGINA-AIR ist unser Ansatz, diese Anforderungen in einer kompakten Systemlösung zusammenzuführen: resiliente GNSS-Navigation, digitale Interferenzerkennung und direkte Integration in autonome Systeme.
Weitere technische Informationen zu REGINA-AIR finden Sie auf unserer Produktseite.
https://hensec.com/de/component/content/article/regina-air?catid=9
Weitere technische Informationen zu unseren Jamming resilienten Calian Antennentechnologien finden Sie hier:
https://hensec.com/de/produkte/gps/jamming-resiliente-crpa-antennen