Der DLR-Prototyp eines VDES-R-Mode-Empfängers wurde für die experimentelle maritime Entfernungsbestimmung und Positionierung mit synchronisierten VDES-Küstenstationen entwickelt. Der kompakte Empfänger wurde zusammen mit einer AutoNav-Einheit auf einem kleinen Versuchsboot integriert. Ebenso wurde der Empfänger auch für Messungen in der südlichen Ostsee eingesetzt.
Während der Messkampagne in der Ostsee wurden entlang der Fahrtroute VDES-R-Mode-Signale von drei Küstenstationen in Thiessow, auf der Greifswalder Oie und in Karlshagen empfangen. Die Entfernungsmessungen zu den Stationen wurden kombiniert, um die Position des Schiffs zu bestimmen, und mit einer GNSS-Referenztrajektorie verglichen.
VDES-R-Mode-Testfeld in der südlichen Ostsee
Die drei VDES-Basisstationen sind anhand der roten Punkte markiert. Die blaue Linie stellt die Fahrtroute des VDES R-Mode Empfängers dar.
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 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.
