Bundesamt für Kartographie und Geodäsie

GNSS Operation Center

Aufbauend auf den Richtlinien und Standards von IGS und EUREF werden vom GNSS Operation Center des Observatoriums Wettzell 26 permanent eingerichtete GNSS-Referenzstationen an 20 verschiedenen Standorten betrieben.

Einleitung

Zum Betrieb des Wettzell GNSS Operation Centers gehört:

  • die hard- und softwaremäßige Einrichtung der Stationen
  • die notwendigen Wartungs- und Reparaturarbeiten vor Ort, aber auch per Fernwartung
  • die fortlaufende Datenregistrierung, Datenaufbereitung und Datenkontrolle
  • sowie die enge Zusammenarbeit mit den Partnerinstitutionen vor Ort

Die Stationen sind nach folgendem Schema aufgebaut:

Bild zeigt den typischen Aufbau einer GNSS-Referenzstation GNSS-Referenzstation Typischer Aufbau einer GNSS-Referenzstation

Zur Steuerung vor Ort werden verschiedene Softwarepakete unter einer speziellen Linux Variante (GNuSSiX) eingesetzt, mit der

  • Rohdaten im 1s-Takt oder höher
  • RINEX-Daten
  • RTCM 3.1 Rohdatenströme

erzeugt werden können.

Vor Ort werden die Daten in einem Rohdaten-Format mit einer Aufzeichnungsrate von einer Sekunde oder höher erzeugt und im Stundentakt abgespeichert.

Routinemäßig werden die Daten, die vor Ort im Stundentakt registriert sind, in das Empfänger-unabhängige RINEX-Format mit Hilfe von TEQC umgewandelt, die Beobachtungsdaten auf 30-Sekunden-Abstände ausgedünnt und via Internet an das Operation Center des Geodätischen Observatoriums Wettzell versandt. Täglich nach 24 Uhr UT werden diese Daten zu einer Tagesdatei zusammengefasst und ebenfalls zum Operation Center versandt. Als Datenformat hat man gemäß den Standards das RINEX-Format gewählt. Einige Stationen sind mit Wettersensoren ausgerüstet. Die damit erfassten meteorologischen Daten werden ebenfalls zunächst vor Ort gespeichert und dann im Stunden- oder Tagestakt zum Operation Center geleitet.

Hier werden:

  • die Funktion der Station geprüft,
  • die Datenqualität sichergestellt,
  • die Daten zwischengespeichert und
  • in das regionale IGS-Datenzentrum des BKG nach Frankfurt weitergeleitet.

Die GNSS-Beobachtungsdaten können unter http://igs.bkg.bund.de im 30-Sekunden-Takt von der IGS-Datenbank in Frankfurt abgerufen werden.

Permanentstation Wettzell

Das Geodätische Observatorium Wettzell betreibt auf seinem Gelände auch eigene GNSS-Permanentstationen mit insgesamt 6 Receivern. Aus Redundanzgründen und zu Vergleichszwecken stehen in Wettzell GNSS-Beobachtungen mit Leica-, Ashtech-, Topcon-, Septentrio- und Javad- Empfängern zur Verfügung. Wettzell kommt hierbei die wichtige Rolle einer Core-Station zu. Zur Datenausfallsicherheit werden diese Receiver jeweils einzeln von Industrie-Rechnern gesteuert, auf denen (bis auf WTZR) die GNSS-Steuersoftware GNSSLogger läuft.

GNuSSiX

GNuSSiX ist eine Kombination aus Betriebssystem und GNSS-Steuersoftware.

Das Ziel war es, ein System zu entwickeln, dass den zuverlässigen, möglichst wartungsfreien und sicheren Betrieb einer GNSS-Permanentstation ermöglicht. Dabei sollte insbesonders auch der Verwaltungsaufwand beim Betrieb mehrerer GNSS-Stationen möglichst niedrig gehalten werden.

Das System basiert auf einer Live Linux CD namens KNOPPIX. Da KNOPPIX aber eine Menge, für diesen Zweck, unnötiger Software beinhaltet, wurde eine abgespeckte Variante mit dem Namen Knoppicillin benutzt.

Knoppicillin ist das Betriebssystem von GNuSSiX. Für den Betrieb ist eine graphische Benutzeroberfläche nicht notwendig. Eine Shell mit einer Auflösung von 800 x 600 px ist ausreichend.

Vor der Inbetriebnahme wird eine zentrale, stationsspezifische Konfigurationsdatei erstellt. Danach wird auf dem Entwicklungsrechner - scriptgesteuert - aus Basisbetriebssystem, GNSS-Zusatzsoftware, Bootprozess und Konfigurationsdatei ein ISO-Abbild erstellt. Dieses kann dann auf CD oder Harddisk aufgespielt und anschließend im Zielsystem gebootet werden.

Da nur ein Abbild des Komplettsystems gestartet wird, kann dieses nicht kompromittiert werden. Ein Update geschieht über den Austausch des kompletten Abbildes, wobei in den meisten Fällen ein Austausch des GNSS-spezifischen Anteils ausreicht (etwa 10 MB).

Nach dem der Bootprozess abgeschlossen ist, schaut GNuSSiX nach einer ausführbaren Datei namens "knoppix.sh". Diese startet dann das zentrale Startscript.

Das System läuft nach dem Booten komplett im RAM. Die vom Receiver kommenden Rohdaten werden, zur Schonung der Festplatte, auch erst vollständig im RAM abgelegt und erst nach Ablauf einer Stunde (neue Stundendatei) auf die Festplatte gesichert. "Autostart.sh" liest die stationsspezifische Konfigurationsdatei und passt das System (Netzwerk, Startscripte, ...) entsprechend an.

Das GNuSSiX-System kann mit beliebiger Linux GNSS-Software zusammenarbeiten. Neben dem GNSSLogger wurde auch die EuroNet-Software und der NTRIP-Server des BKG integriert.

Der GNSS Datenlogger (GNSSLogger) ist eine Eigenentwicklung des Geodätischen Observatoriums Wettzell, das im Rahmen einer Diplomarbeit seinen Ursprung genommen, und mittlerweile den stabilen Zustand 1.0 erreicht hat. Mit dem GNSSLogger lassen sich die folgenden GNSS-Empfänger über die serielle Schnittstelle steuern und (stundenweise) Rohdaten aufzeichnen:

  • Javad (GRIL kompatibel, GREIS in Arbeit)
  • Topcon (GRIL kompatibel)
  • Septentrio PolaRX2
  • Ashtech Z12
  • Ashtech microZ (in Arbeit)
  • Trimble 4000SSi

Weitere Informationen über GNuSSiX und den GNSSLogger sind auf Anfrage verfügbar.