Kalibrierung von GNSS/GPS-, IMU- und INS-Systemen
So minimieren Sie Ausfallzeiten
GNSS-gestützte Navigation ist heutzutage unverzichtbar. Die exakte Bestimmung von Position und Geschwindigkeit ist ohne GNSS-, IMU- beziehungsweise INS-Geräte undenkbar. Damit Sie den ausgegebenen Werten vertrauen können, ist eine Kalibrierung das Maß aller Dinge.
„GPS-Signale brauchen gerade einmal Millisekunden vom All zu uns. Aber Kunden mussten bisher mehrere Wochen auf ihr System warten, wenn es kalibriert werden musste“, sagt Steven Kallet, Sales Engineer Automotive Services. Im Interview erklärt er technische Details, welche Kalibrierlösungen SPEKTRA anbietet und was es für Kunden zu beachten gibt.

Steven Kallet
Sales Engineer
Kalibrierdienstleistungen
SPEKTRA GmbH Dresden
Klären wir zu Beginn, was die Begriffe GPS und GNSS bedeuten.
»GNSS (Global Navigation Satellite System) ist der Oberbegriff für alle globalen Satellitennavigationssysteme, GPS (Global Positioning System) ist das amerikanische Satellitennavigationssystem. GPS, Galileo, GLONASS und Beidou fallen alle unter den Begriff "GNSS". Moderne Messsysteme nutzen in der Regel mehrere dieser Systeme gleichzeitig, um Genauigkeit und Verfügbarkeit zu erhöhen.«
Und was ist eine IMU?
»Eine IMU (Inertial Measurement Unit) besteht aus Beschleunigungs- und Drehratensensoren (Gyroskopen). Sie misst lineare Beschleunigungen und Drehraten des Fahrzeugs. Im Gegensatz zu GNSS arbeitet eine IMU vollständig unabhängig von Satellitensignalen.«
Wie wird daraus ein INS-System?
»Ein INS (Inertial Navigation System) kombiniert die Messdaten einer IMU mit den Messdaten eines GNSS-Moduls. Durch die Sensorfusion können Position, Geschwindigkeit und Orientierung auch dann zuverlässig bestimmt werden, wenn Satellitensignale zeitweise gestört oder nicht verfügbar sind, beispielsweise in Tunneln oder Häuserschluchten.«


Welche Geräte kann SPEKTRA in seinem Labor kalibrieren?
»Wir kalibrieren GNSS-/GPS-, IMU- sowie INS-Systeme, die Geschwindigkeit, Position, Beschleunigung, Kurswinkel oder Drehraten erfassen. Dazu gehören unter anderem Datenlogger, Fahrdynamik-Messsysteme, ADAS-Messsysteme, Geschwindigkeitsmessgeräte und Referenzsysteme für Fahrzeugtests.«
Was müssen Kunden vor einer Kalibrierung beachten?
»Der Zugang zu den RAW-Geschwindigkeitsdaten des Messsystems ist erforderlich. Vorzugsweise kann die Software mitgeliefert werden. Bei einigen proprietären Systemen kann vorab eine technische Machbarkeitsprüfung erforderlich sein. Bei einer Anfrage beraten wir unsere Kunden selbstverständlich dazu.«
Welche IMU-/INS-Kalibrierungen bietet SPEKTRA an und was sind die Unterschiede?
»SPEKTRA bietet sowohl statische als auch dynamische Kalibrierungen für IMU- und INS-Systeme an. Bei einer statischen Kalibrierung werden definierte, ruhende Prüfzustände genutzt, um beispielsweise Offset, Empfindlichkeit oder die Ausrichtung der Sensoren zu bestimmen. Dynamische Kalibrierungen erfolgen hingegen unter definierten Bewegungsbedingungen. Dabei werden Beschleunigungen und Drehraten mithilfe von Schwing- und Rotationserregern erzeugt, um das Verhalten der Sensoren unter realistischen Einsatzbedingungen zu überprüfen. Je nach System und Anwendungsfall können beide Verfahren einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. Ergänzend sind auch individuelle kundenspezifische Untersuchungen möglich.«
Gibt es in dem Bereich eine Rückführbarkeit? Stichwort „PTB“…
»Ja. Die Kalibrierungen werden auf nationale und internationale Normale rückgeführt. Die verwendeten Referenzsysteme und Simulatoren besitzen eine dokumentierte metrologische Rückführbarkeit. Eine direkte PTB-Kalibrierung für GPS-Geschwindigkeit existiert in dieser Form nicht, die Rückführbarkeit wird jedoch über die eingesetzten Referenznormale und Kalibrierketten sichergestellt.«
»Die eingesetzten Referenzsysteme sind metrologisch rückgeführt und bilden die Grundlage für eine geringe Messunsicherheit bis zu 0,3 %.«
Wer ist potenzieller Kunde bzw. für welche Branchen ist das interessant?
»Automobilhersteller und Zulieferer gehören ebenso zu unseren Kunden wie Prüforganisationen, Entwicklungsdienstleister, Teststreckenbetreiber, Universitäten sowie Hersteller von GNSS- und INS-Systemen. Überall dort, wo präzise Bewegungsdaten benötigt werden, ist eine rückführbare Kalibrierung sinnvoll.«
Warum gilt SPEKTRA als Experte, wenn es um Kalibrierleistungen geht?
»SPEKTRA bietet DAkkS-akkreditierte Kalibrierungen nach ISO/IEC 17025 und gewährleistet damit verlässliche, nachvollziehbare und international anerkannte Ergebnisse. Die eingesetzten Referenzsysteme sind metrologisch rückgeführt und bilden die Grundlage für eine sehr gute Messsicherheit von bis zu 0,3 %. Darüber hinaus verfügt SPEKTRA über umfassende Kompetenz in den Bereichen GNSS, IMU und INS und verbindet dieses Fachwissen mit langjähriger Erfahrung im Umfeld von Fahrdynamik, -sicherheitssystemen sowie ADAS-Anwendungen. Neben standardisierten Kalibrierleistungen entwickeln wir auch individuelle Kalibrierlösungen für kundenspezifische Anforderungen.«
Gibt es Vorschriften, die eine Kalibrierung fordern?
»Eine gesetzliche Kalibrierpflicht besteht in vielen Anwendungen nicht direkt. Allerdings fordern Qualitätsmanagementsysteme wie ISO 9001, IATF 16949 oder akkreditierte Prüfprozesse nach ISO/IEC 17025 den Nachweis rückführbarer Messungen. In diesen Fällen ist eine regelmäßige Kalibrierung der eingesetzten Messmittel erforderlich. Wer seine Geräte regelmäßig kalibrieren lässt, schafft die Grundlage für verlässliche und nachvollziehbare Messergebnisse.«
Nach welchen Normen wird bei SPEKTRA kalibriert?
»Je nach Messgröße und System basiert die Kalibrierung auf unterschiedlichen normativen und technischen Grundlagen. Die GNSS-basierte Geschwindigkeitsmessung erfolgt nach einem akkreditierten internen Kalibrierverfahren auf Basis einer GNSS-Simulation. Für die Kalibrierung inertialer Messgrößen wie Beschleunigung und Drehrate kommen Vergleichsverfahren nach der ISO 16063-Reihe zum Einsatz. Der akkreditierte Leistungsumfang orientiert sich dabei unter anderem an den Anforderungen des Verkehrsblatts Nr. 156 (Heft 21/2018). Ergänzend werden anerkannte metrologische Verfahren sowie, sofern erforderlich, Herstellerspezifikationen berücksichtigt.«
INFO
DAkkS-akkreditierte Kalibrierung nach ISO/IEC 17025
- Kalibrierung von GPS-/GNSS-, IMU- und INS-Systemen
- für Geschwindigkeits-, Positions-, Beschleunigungs-, Drehraten- und Kurswinkelmessungen
- Messunsicherheit bis zu 0,3 %
- metrologisch rückführbare Referenzsysteme
- Kalibrierung auf Basis von GNSS-Simulation und Bewegungssimulation

Warum mussten Kunden bisher so lange auf ihre Geräte verzichten?
»Viele Anwender mussten ihre Geräte bisher ins Ausland schicken. Allein Transport, Zollabwicklung und die Terminplanung führten häufig zu Ausfallzeiten von mehreren Wochen. Gerade in Entwicklungsprojekten oder bei Testfahrzeugen kann das erhebliche Verzögerungen verursachen, was wiederum zusätzliche Kosten bedeutet.«
Wie kann SPEKTRA helfen, die Ausfallzeiten für seine Kunden zu minimieren?
»Kurze Durchlaufzeiten erreichen wir durch unseren Kalibrierstandort in Deutschland, optimierte Kalibrierprozesse und eine effiziente Auftragsplanung. Dadurch reduzieren sich Transport- und Wartezeiten erheblich. Standardkalibrierungen erfolgen innerhalb weniger Arbeitstage. Für besonders zeitkritische Anwendungen bieten wir eine Expresskalibrierung ab 48 Stunden an.«
Was kostet eine Kalibrierung?
»Der konkrete Preis richtet sich nach Systemtyp, Messumfang, Schnittstellenzugänglichkeit und gegebenenfalls dem individuellen Prüfaufwand. Wir erstellen selbstverständlich für jeden Kunden ein individuelles Angebot und bieten eine umfängliche Beratung an.«

Autor:
Audrey Stein
Business Development / Marketing Lead SPEKTRA
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