CRPA-Anti-Jamming-Antennen: Schutz von UAVs, autonomen Fahrzeugen und kritischer Infrastruktur vor Signalstörungen

In den heutigen Städten, am Himmel und auf den Straßen ist GNSS überall – von kleinen UAVs und autonomen Robotern bis hin zu vernetzten Fahrzeugen und kritischer Infrastruktur. Da das Spektrum jedoch immer dichter wird und absichtliche oder unbeabsichtigte Interferenzen zunehmen, können gewöhnliche GNSS-Antennen keine stabile Positionierung und Navigation mehr gewährleisten.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, entwickelt sich die Anti-Jamming-Technologie CRPA (Controlled Reception Pattern Antenna) schnell zu einem wichtigen Baustein für zivile und industrielle Systeme, die auf zuverlässiges GNSS angewiesen sind. Anstatt passiv Signale aus allen Richtungen zu empfangen, nutzt eine CRPA-Antenne mehrere Elemente und fortschrittliche räumliche Verarbeitung, um Satelliten zu „hören“ und gleichzeitig Störquellen zu unterdrücken.

Warum GNSS-basierte Systeme zunehmend gefährdet sind

Zivile UAVs, autonome Fahrzeuge, Vermessungsgeräte und Kommunikationsbasisstationen werden häufig in komplexen HF-Umgebungen eingesetzt:

• Stadtschluchten mit starkem Mehrwege- und lokalen Sendern

• Industriestandorte mit Breitbandrauschen und Impulsstörungen

• Bereiche, in denen kostengünstige Störsender und Repeater versehentlich oder absichtlich verwendet werden können

In diesen Szenarien hat eine Standard-Einzelelement-GNSS-Antenne (FRPA) keine Möglichkeit, zwischen nützlichen Satellitensignalen und Störungen aus verschiedenen Richtungen zu unterscheiden. Sobald das Interferenz-Signal-Verhältnis einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, kann es sein, dass der Empfänger die Synchronisierung verliert, driftet oder sogar falsche Positionen ausgibt.

So funktionieren CRPA-Anti-Jamming-Antennen

Ein CRPA-Antennenarray besteht aus mehreren GNSS-Antennenelementen, die in einer bestimmten Geometrie angeordnet sind (z. B. 4, 8 oder 16 Elemente). Jedes Element empfängt eine leicht unterschiedliche Version der GNSS- und Interferenzsignale. Durch digitale Strahlformung und Nullsteuerungsalgorithmen kann das System:

• Bilden Sie „Strahlen“ in Richtung der interessierenden Satelliten

• Platzieren Sie „Nullen“ (starke Dämpfung) in Richtung der Störquellen

• Halten Sie ein hohes Signal-Interferenz-Verhältnis aufrecht, auch wenn mehrere Störsender vorhanden sind

In der Praxis bedeutet dies, dass der Empfänger auch in Umgebungen funktioniert, in denen eine herkömmliche Antenne bereits blind wäre. Beispielsweise kann unsere aktuelle CRPA-Antennengeneration je nach Modell und Konfiguration eine Unterdrückung von bis zu 110 dB für einen einzelnen Breitbandstörer und etwa 95 dB für drei Störer erreichen.

Entwickelt für zivile UAVs, Fahrzeuge und Infrastruktur

Moderne zivile und industrielle Plattformen stellen strenge Anforderungen an Größe, Gewicht, Leistung und Integration. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bietet unsere CRPA-Anti-Jamming-Antennenfamilie:

1. Mehrere Array-Größen und Elementanzahlen

• Kompakte 4-Element-Modelle (50 mm / 65 mm) für kleine UAVs und Geräte mit begrenztem Platzangebot

• 8-Element- und 16-Element-Arrays für anspruchsvollere Interferenzumgebungen und größere Plattformen

2. Breite GNSS-Unterstützung

• GPS L1, BeiDou B1 und Galileo E1 als Standard

• Optionale Unterstützung für GLONASS G1 und Dualband-Konfigurationen wie L1+L2 oder L1+L5, je nach Modell

3. Umweltverträglichkeit auf zivilem Niveau

• Typische Betriebstemperatur von −40 °C bis +65/70 °C

• Schutzart IP65 oder höher, bei Bedarf mit Optionen für IP67/IP68

Gleichzeitig wiegen kompakte 4-Elemente-Modelle typischerweise weniger als 200 g und verbrauchen ≤6 W bei 9–36 V DC, was besonders wichtig für batteriebetriebene UAVs und mobile Roboter ist.

All-in-One-Geräte und flexible Systemintegration

Abhängig von Ihrer Architektur können Sie unsere CRPA-Lösungen im Wesentlichen auf zwei Arten nutzen:

1. CRPA-Antennenanordnung + Ihr eigener GNSS-Empfänger

• Die Anti-Jamming-Antenne gibt HF-Signale (typischerweise –55 bis –70 dBm, 50 Ω, VSWR ≤2,0) nach Verstärkung und räumlicher Filterung aus

• Ihr GNSS-Empfänger führt dann die Basisbandverarbeitung und -positionierung durch

2. Integrierte Anti-Jamming-Einheit mit eingebautem Empfänger

• Das Gerät umfasst das CRPA-Array, das Anti-Jamming-Verarbeitungsmodul und den GNSS-Empfänger in einem kompakten Gehäuse

• Es kann Positions-, Geschwindigkeits- und Zeitdaten (PVT) direkt über gängige Schnittstellen wie RS-232 / RS-422 und NMEA-0183 ausgeben

Diese Flexibilität ermöglicht es zivilen Systemintegratoren, zwischen minimalen Änderungen an bestehenden Designs (Integration auf HF-Ebene) oder einem Plug-and-Play-Ansatz mit PVT-Ausgängen zu wählen.

Zivile Anwendungen, bei denen CRPA einen Unterschied macht

Zu den typischen Anwendungsfällen, bei denen wir eine starke Nachfrage seitens ziviler und industrieller Kunden sehen, gehören:

• UAVs für Inspektion, Kartierung, Logistik und Umweltüberwachung

• Autonome und vernetzte Fahrzeuge im Einsatz in dicht besiedelten Stadtgebieten

• Roboterplattformen in Fabriken, Häfen und Bergbauumgebungen

• Kritische Infrastruktur wie Basisstationen, Zeitmessknoten und Überwachungssysteme

In all diesen Szenarien ist die Aufrechterhaltung eines zuverlässigen GNSS unter Störungen nicht nur „nice to have“ – sie ist für die Sicherheit, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und die Servicequalität von entscheidender Bedeutung.

Wenn bei Ihren aktuellen Projekten GNSS-Ausfälle, unerklärliche Positionierungssprünge oder die Anfälligkeit für lokale Störungen auftreten, ist es möglicherweise der richtige Zeitpunkt, eine CRPA-basierte Anti-Jamming-Antenne in Betracht zu ziehen. Gerne bespricht unser Team Ihren konkreten Anwendungsfall und empfiehlt Ihnen eine passende 4-, 8- oder 16-Elemente-Lösung.