Anwendungen in verwandten Gebieten

GNSS Anwendungen für Meteorologie, Fernerkundung und Zeit- und Frequenzübertragung

Basierend auf dem Wissen, dass GNSS Störeinflüsse auch wichtige Informationen über den Atmosphärenzustand entlang des Signalweges oder über die Umgebung rund um die Antenne enthalten, widmet sich dieser Forschungsbereich der Extraktion von Parametern, die ursprünglich nicht vorgesehen waren mit GNSS bestimmt zu werden. Ein Schwerpunkt hierbei bildet GNSS Reflektometrie (GNSS-R) welche auf der Idee beruht, dass reflektierte Signale von Navigationssatelliten an Wasser-, Eis- oder feuchten Landoberflächen unterschiedlich mit den direkten Signalen von Satelliten wechselwirken. GNSS-R ist eine relativ junge Disziplin erfährt aber derzeit einen enormen Aufschwung, sowohl bei bodengebundenen Anwendungen wie auch von mobilen Plattformen (UAVs, Flugzeugen) und Satelliten. Durch spezielle Auswerteverfahren können geophysikalische Eigenschaften (wie geometrische Höhe, Bodenfeuchte oder Rauigkeit) der reflektierenden Oberflächen bestimmt werden und stehen damit als unabhängige Parameter für Wettervorhersage und Klimaforschung zur Verfügung. Ähnlich gestaltet sich die Situation bei der Bestimmung von atmosphärischen Parametern mittels GNSS, welche auch einen Schwerpunkt in diesem Forschungsbereich bildet. Vor allem der mit GNSS bestimmte integrierte Wasserdampf über den einzelnen Stationen kann zur Verbesserung globaler und regionaler Wettervorhersagen sowie für verschiedene wissenschaftliche Untersuchungen genutzt werden. Erforderlich sind hierbei jedoch verfeinerte Auswerteverfahren sowie eine bessere Integration in numerischen Wettermodellen. Um bestmöglichen Nutzen von GNSS Daten zu ziehen wird angestrebt mittels tomographischer Verfahren eine 4D-Rekonstruktionen des atmosphärischen Wasserdampfes für ausgewählte Gebiete zu realisieren und den Anwendern in Echtzeit bereitzustellen.

Neben den oben erwähnten Anwendungen ist auch das Forschungsthema „Zeit- und Frequenz-übertragung“ hier verankert. Zeit als die dritte Komponente von PNT und realisiert als SI Sekunde ist eine grundlegende fundamentale physikalische Einheit dessen Verfügbarkeit in unterschiedlicher Genauigkeit ein nicht wegzudenkender Bestandteil unzähliger Anwendungen in Wissenschaft, Industrie und Gesellschaft ist. Berücksichtigt man, dass Atomuhren der nächsten Generation um Zehnerpotenzen stabiler, und damit genauer werden, ist klar, dass auch die Anforderungen an GNSS basierter Zeit- und Frequenzübertragung steigen werden. Daher wurde mit „Zeit und Frequenz“ ein weiterer Schwerpunkt in diesem Forschungsbereich gesetzt.

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