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GLASS (GLS approaches based on SBAS)



Das Projekt GLASS zielt ab auf eine SBAS-basierte Erweiterung von GLS Anflügen. Ziel ist ein kostengünstiges System, mit dem satellitenbasierte Anflüge mit vertikaler Führung sowie automatische Landungen auf frei definierbare Orte ermöglicht werden.

 

Gegenwärtig können automatische Landungen nur mit Präzisionsführungssystemen, wie dem Instrumentenlandesystem ILS, dem Mikrowellenlandesystem MLS oder dem GBAS (Ground Based Augmentation System) Landesystem GLS durchgeführt werden. Allen diesen Systemen ist gemeinsam, dass die Führungssignale direkt vom Empfangsgerät in den Autopiloten geleitet werden. Der Autopilot übernimmt dann die Steuerung des Flugzeuges während der Landung. Oft werden die Empfänger für diese drei Systeme in einem sogenannten Multimode-Empfänger (Multi Mode Receiver oder MMR) kombiniert.

Die Navigation mit Satellitensignalen basiert auf Signallaufzeitmessungen vom Satelliten zum Empfänger, der Kenntnis der Satellitenposition und einer darauffolgender Triangulation. Diese ist jedoch aufgrund von atmosphärischen Störungen und Rauschen horizontal nur mit einer Genauigkeit von einigen Metern möglich. Die Positionsauflösung in der Vertikalen ist aufgrund des Fehlens von Signalen mit Ursprung unterhalb des Empfängers noch ungenauer.

Für das bodenbasierte GLS werden von einer Bodenstation Korrekturen für die Signale der einzelnen Satelliten mittels VHF Übertragung ausgesandt. Diese Korrekturen sind im Umkreis von ca. 50 km rund um die Bodenstation nutzbar. Sie werden bordseitig auf die empfangenen Laufzeitmessungen angewandt. Danach wird aufgrund der korrigierten Messungen eine hochgenaue Position errechnet, deren Genauigkeit auch in der Vertikalen ausreichend ist, um eine Führung von Luftfahrzeugen in 3 Dimensionen zu ermöglichen. Weiterhin überträgt die Bodenstation Integritätsinformationen, die die Zuverlässigkeit der Korrektursignale garantieren. Zuletzt werden von der GBAS Station noch Anfluginformationen, wie Koordinaten der Landebahnschwelle, die Landrichtung sowie Sinkwinkel in einem sogenannten Final Approach Segment (FAS) Datenblock pro Anflug übertragen.

Der MMR kann aus dem FAS Datenblock die Winkelablagen zum Sollpfad berechnen und überträgt diese direkt an den Autopiloten. Bei einem Satellitenbasierenden Augmentierungssystem (kurz SBAS für Satellite Based Augmentation System) wie EGNOS werden ebenfalls Korrektursignale und Integritätsinformationen an den Nutzer gesendet. Anders als beim GLS werden die Daten über den Datenlink eines geostationären Satelliten versandt und sind für ein größeres Gebiet gültig.


Aufbau und Funktion des GBAS (Ground Based Augmentation Systems) Landesystems GLS


Aufbau und Funktion des GLASS Systems (GLS approaches based on SBAS)

Die FAS Datenblöcke werden allerdings in der Datenbank des Flight Management Systems (FMS) an Bord der Flugzeuge gespeichert. Die Winkelablagen werden hier vom FMS berechnet und über das FMS an den Autopiloten weitergeleitet. Korrekturinformationen und FAS Daten sind jedoch bei beiden Systemen (GLS und SBAS) weitgehend identisch. Automatische Landungen können nun zwar von entsprechend ausgerüsteten Luftfahrzeugen mit Hilfe eines Präzisionslandesystems wie dem ILS, MLS oder GLS durchgeführt werden, diese gegenwärtige Systeme erlauben jedoch keine automatische Landung mit Führung durch das FMS, da hierfür noch detaillierte Datenbankintegritätswerte garantiert und eingehalten werden müssten.

Eine komplementäre Betrachtung müsste zusätzlich noch für den Flight Management Computer (FMC) durchgeführt werden. Somit müsste eine Zertifizierung des Autolandsystems von Anfang bis Ende neu durchlaufen werden. Dies ist ein kostspieliger Prozess.

Augmentationssysteme kombinieren

Mit dem GLASS System sollen die Vorteile beider Augmentationssysteme verbunden werden. Es kombiniert einen SBAS-fähigen GNSS Empfänger mit einer Datenbank und einem GLS-konformen Datenlink. Die vom SBAS Satelliten empfangenen Korrektur und Integritätsdaten werden von Gerät in GLS-kompatible Strukturen umgewandelt und mit dem FAS Datenblock an den Multimode-Empfänger gesandt.

Dieser kann nun direkt Ablagen an den Autopiloten senden und automatische Landungen werden möglich. Das Gerät kann sowohl am Boden auf- als auch im Flugzeug eingebaut werden. Eine erweiterte Version generiert über eine Benutzeroberfläche, durch Eingabe grundlegender Daten wie Anflugrichtung und Gleitwinkel, ad-hoc FAS Datenblöcke, wodurch ein schneller Aufbau bzw. Inbetriebnahme möglich sind. Somit wäre ein mobiler Einsatz zum Aufbau eines Landesystems möglich. Es kann somit ein kostengünstiges System entwickelt werden, mit dem auch kleinere Flugplätze in der Lage sind, Landesysteme für automatische Landungen anzubieten.

 

Projekt GLASS (GLS approaches based on SBAS)
Mitwirkende DLR – Institut für Flugführung
Projektlaufzeit 2020 – 2023
Finanzierung Luftfahrtforschungsprogramm VI des BMWi

Kontakt
Dr. Thomas Dautermann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Flugführung
, Pilotenassistenz
Braunschweig

Tel.: +49 531 295-2527

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