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Lokale Ergänzungssysteme

Maritimes GBAS im Forschungshafen Rostock

Als Ergänzungssysteme bezeichnet man Systeme, die Korrektur- und Ergänzungsdaten erzeugen, mit denen dann Fehler in GNSS-Signalen (GNSS: Global Navigation Satellite System) reduziert werden können. Sie sorgen somit für die Erhöhung der Genauigkeit und ermöglichen gleichzeitig eine Abschätzung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von GNSS-basierter Positionierung.

Eine Variante eines lokalen Ergänzungssystems ist das GBAS (Ground Based Augmentation System), das im amerikanischen als LAAS (Local Area Augmentation System) bezeichnet wird. Bei diesem System werden Referenzempfänger an präzise vermessenen Orten (Flughafen, Überseehafen) betrieben, um die GNSS-Signale zu überwachen und aus diesen Korrektur- bzw. Ergänzungsinformationen abzuleiten. Diese werden dann über lokale Sendeeinrichtungen an den Nutzer übertragen. Durch den damit möglichen Einsatz von differentiellen Positionierungsverfahren (DGNSS) ist nutzerseitig eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Positionsbestimmung erreichbar.

Die Entwicklung von GBAS bzw. LAAS wird seit Ende der 90er vor allem von der Luftfahrt vorangetrieben. GBAS wird dabei als kostengünstige und flexible Alternative für die aktuellen Instrumentenlandesysteme für Flugzeuge (ILS und MLS) angesehen. Im maritimen Bereich wurde zeitgleich das IALA Beacon DGNSS entwickelt, um die von der IMO gestellten Genauigkeits- und Integritätsanforderungen in Küstenbereichen zu erfüllen. Inzwischen wird GBAS als ein erweitertes und verbessertes DGNSS, auch in der Seefahrt als möglicher Lösungsansatz gesehen, mit dem auch die erhöhten Genauigkeits- und Integritätsanforderungen an die Navigation vor allem in Überseehäfen und für Anlegemanöver erreicht werden können.

Operator-Front-End des experimentellen GBAS

Die in diesem Zusammenhang bestehenden Forschungs- und Entwicklungsziele des Instituts für Kommunikation u. Navigation des DLR im Bereich lokaler Ergänzungssysteme sind die Weiter- u. Neuentwicklung lokaler Ergänzungssysteme sowohl im Bereich der Luftfahrt als auch der Seefahrt. Zur Unterstützung der Entwicklungsarbeiten in den beiden Themengebieten Luftfahrt und Maritim, sowie zur Erprobung und Demonstration wurden in den letzten Jahren zwei experimentelle GBAS-Systeme aufgebaut. Für die Luftfahrt wurde am Flughafen Braunschweig-Wolfsburg ein experimentelles GBAS-System mit drei Referenzempfängern installiert. Zielstellung der mit dem System verbundenen Entwicklungsarbeiten ist:

• Satellitengestützte Präzisionsanflüge auch unter extremsten Sichtbedingungen (CAT III) durchführbar zu machen und
• GNSS-basierte Flugführung auch zur Verkehrsführung auf dem Rollfeld
  einzusetzen.

Für Entwicklungen im maritimen Bereich wurde im Forschungshafen Rostock ein GBAS aufgebaut. Es besteht aus einer Referenz- und einer Integritätsmonitoringstation und zielt auf:

• Die Entwicklung eines Integritätskonzept für ein speziell auf maritime Anforderungen ausgelegtes GBAS unter Verwendung phasenbasierter Differentialverfahren,
• Die Einbindung in das bordseitige "Integrierte Navigationssystem" (INS),
• Die darauf aufbauende Entwicklung  von Assistenz- und Steuerungssystemen für hochgenaue und sichere Navigation bzw. Verkehrsführung im Hafen.

Beide Experimentalsysteme dienen der Entwicklung und effektive Erprobung neuer Verfahren und Algorithmen für die differentielle Positionsbestimmung, Integritätsüberwachung, und Modellierung von Fehlergrößen. Als Entwicklungs- und Demonstrationsplattform für die Arbeiten wird eine spezielle  Netzwerk- und Prozessierungsarchitektur, das Experimentier- und Verifikationsnetzwerk (EVnet) eingesetzt.