Prototyp MF R-Mode Empfänger
Der hier vorgestellte Prototyp-Empfänger ist eine tragbare Version des vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelten Mittelwellen-R-Mode-Empfängers. Seine zugrundeliegende Architektur wurde bereits zur Implementierung des weltweit ersten Fernfeld-Positionierungssystems mit R-Mode verwendet. Durch kontinuierliche Weiterentwicklung und Miniaturisierung ist der Empfänger nun für den mobilen Einsatz im R-Mode-Testfeld der Ostsee geeignet.
Der Empfänger bietet eine benutzerfreundliche Weboberfläche, um Informationen über verfügbare R-Mode-Stationen abzurufen und die berechnete Position auf einer Karte anzuzeigen. Stehen GNSS (Globale Navigationssatellitensysteme)-Daten zur Verfügung, kann der Empfänger auch Integritätsinformationen bereitstellen, die Abweichungen zwischen GNSS und der R-Mode-Position auf verschiedenen Detailebenen bewerten.
Darüber hinaus kann der Empfänger auch Informationen mit externen Systemen austauschen. Beispielsweise können Störungsinformationen an ein GNSS-Störungserkennungssystem übermittelt werden, während die R-Mode-Position auf einem Kartplotter oder einem ECDIS (Electronic Chart Display and Information System) angezeigt werden kann.
Aktuelle Tests im R-Mode-Testfeld der Ostsee zeigen eine Genauigkeit von 95% bis zu 16 m über mehrere Stunden im unvollständigen Testfeld. Ähnliche Leistungen wurden bei verschiedenen Tests in unterschiedlichen Bereichen der Ostsee erzielt. Bis Mitte 2027 werden zusätzliche Funktionen im Testfeld bereitgestellt, die die Leistung von R-Mode weiter steigern werden.
Allgemeine R-Mode Beschreibung
Globale Navigationssatellitensysteme sind die wichtigste Quelle für Positions-, Navigations- und Zeitinformationen (PNT) für sicherheitskritische maritime Anwendungen, einschließlich AIS (Automatic Identification System) und ECDIS. Ihre weltweite Verfügbarkeit und hohe Genauigkeit machen GNSS unverzichtbar. Satellitensignale bleiben jedoch anfällig für natürliche und gezielte Störungen, einschließlich Jamming und Spoofing. Maritime Anwendungen benötigen daher eine alternative, GNSS-unabhängige PNT-Quelle, um auch bei beeinträchtigtem oder nicht verfügbarem GNSS eine sichere Navigation zu ermöglichen. IMO und IALA treiben deshalb resiliente maritime PNT-Lösungen wie R-Mode voran.
Ranging Mode (R-Mode) ist eine terrestrische Funknavigationstechnologie, die vorhandene maritime Funkinfrastruktur für Entfernungsbestimmung und Positionierung nutzt. Präzise synchronisierte differentielle GPS (DGPS) Navigationsstationen und/oder VDES-Küstenstationen senden R-Mode-Signale von bekannten Standorten aus. Ein bordseitiger Empfänger bestimmt seine Entfernung zu mehreren Stationen und kombiniert diese Messungen, um Position und Zeit unabhängig von GNSS zu ermitteln.
Auf dieser Grundlage werden prototypische R-Mode-Empfänger und Prozessoren mit unterschiedlichen Integrationsgraden entwickelt. Die zugehörige Software verarbeitet die R-Mode-Messungen, bestimmt die Position und stellt die für ein maritimes R-Mode-Backupsystem erforderlichen Informationen bereit.
DGPS-NAVIGATIONSSTATIONEN bieten niederratige differentielle Korrekturen für GNSS im Mittelwellenbereich um 300 kHz an. Basierend zusätzlichen Sinussignalen und dem Legacy-Signal arbeitet das DLR an dem Signaldesign und der Signalverarbeitung für Mittelwellen (MF) R-Mode. Darüber hinaus werden Methoden entwickelt, um die Auswirkungen von Raumwellen induziertem Fading zu unterdrücken. Bis zu sechs Stationen werden mit R-Mode Technologie ausgerüstet.
VDES R-Mode – VHF-Küstenstationen
VDES (VHF Data Exchange System) R-Mode nutzt präzise zeitgesteuerte UKW(VHF)-Aussendungen synchronisierter VDES-Küstenstationen zur Entfernungsbestimmung. Damit werden die Kommunikationsmöglichkeiten von VDES mit einem terrestrischen PNT-Dienst kombiniert. Gleichzeitig ermöglicht die größere Signalbandbreite von VDES eine präzise Entfernungsbestimmung. Bestehende VDES-Standorte können somit die Grundlage für eine resiliente Positionierung in Küstengewässern und Hafenzufahrten bilden.
R-Mode auf dem Weg zur internationalen Standardisierung
Im Juni 2026 finalisierte der IMO-Unterausschuss NCSR 13 den Entwurf von Leistungsstandards für bordseitige R-Mode-Empfangsgeräte. Diese adressieren terrestrisches R-Mode als resilientes Backupsystem für GNSS. Der Entwurf soll im Dezember 2026 dem IMO MSC 112 zur Beratung vorgelegt werden.
MF: IALA G1187 Ed. 1.0 https://www.iala.int/product/g1187/
VDES: IALA G1158 Ed. 2.0 https://www.iala.int/product/g1158/
Bordseitiger Empfänger: IMO NCSR 13 → MSC 112
