Die Europäische Kommission hat im Dokument „Flightpath 2050“ ihre Vision für die Weiterentwicklung der Luftfahrt dargestellt, insbesondere hinsichtlich einer Effizienzsteigerung und einer Verminderung der Umweltbelastung. Vor diesem Hintergrund setzt die Luftfahrt zunehmend auf satellitenbasierte Navigationsdienste. Dieser Trend wird durch die Förderprojekte SESAR in Europa und NextGen in den USA zusätzlich verstärkt und bringt viele neue Möglichkeiten bei der Gestaltung des Luftverkehrs.
Durch Satellitennavigation werden neue Flugrouten ermöglicht, die treibstoffsparend und umweltschonend sind. Alternative Routen für Landeanflüge (z.B. curved approaches) vermindern die Lärmbelastung in Wohngebieten und steigern die Effizienz in einem immer dichter werdenden Luftraum. Satellitennavigation ist also im Begriff, die Luftfahrt zu verändern und der Flightpath 2050 beschreibt, welche Rolle Satellitennavigation in Zukunft spielen wird.
Ein Problem der globalen Satellitennavigationssysteme (GNSS) im Vergleich zu bodenbasierten Systemen ist, dass die empfangene Signalstärke an der Nutzerantenne sehr gering ist. Deswegen können sowohl beabsichtigte als auch unabsichtliche Störungen zu einem lokalen oder auch regionalen Systemausfall führen. Auch eine erhöhte Aktivität in der Ionosphäre kann GNSS-basierte Dienste außer Kraft setzen. Schwankungen in der Ionosphäre sind in der Lage, das Navigationssignal so stark zu verfälschen, dass es für Luftfahrtanwendungen unbrauchbar wird.
Projektbeschreibung
Angesichts der genannten Abhängigkeit der Organisation des Luftraumes von GNSS, sind alternative Verfahren wichtig, um die Sicherheit der Teilnehmer bei einem Systemausfall zu gewährleisten. Dafür wird ein Sekundärsystem benötigt, das zumindest eine sichere Rückkehr aller betroffenen Luftfahrzeuge zum Boden gewährleistet. Idealerweise würde so ein System aber die störungsfreie Aufrechterhaltung des Luftverkehrs ermöglichen, um finanzielle Einbußen zu verhindern. Dafür muss das sekundäre Navigationssystem vergleichbare Standards hinsichtlich Genauigkeit, Flexibilität und Integrität erfüllen wie GNSS.
Das Projekt „Alternative Positioning System“ (ALPS) hat den Entwurf und die Entwicklung eines sogenannten „Alternative Positioning Navigation and Timing“ (APNT) Systems zum Inhalt. In ALPS wird ein Gesamtsystemkonzept für APNT entworfen, das verschiedene Technologien zur Entfernungsmessung, wie z. B. L-DACS (L-Band Digital Aeronautical Communication System), DME (Distance Measuring Equipment) und ADS-B (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast) mit weiteren Sensoren vereinen soll. Mit diesem System soll der Luftverkehr im Falle eines Ausfalls der Satellitennavigation möglichst störungsarm aufrechterhalten werden, auch wenn zukünftige Prozeduren eine höhere Anforderung an die Navigation stellen, als das bisher der Fall ist.
In ALPS werden die für das Gesamtsystem nötigen Algorithmen und Verfahren entwickelt und sowohl in Simulationen als auch im Flugversuch validiert. Die Konzepte werden in Expertengruppen und in internationalen Standardisierungsgremien vorgestellt. Dadurch werden die Ergebnisse des Projekts in den Entscheidungsprozess für ein neues APNT-System eingebracht.
Die ALPS-Projektleitung liegt beim Institut für Kommunikation und Navigation. Das Institut für Flugführung hat in ALPS insbesondere die Aufgabe übernommen, eine Evaluierungsplattform zur Validierung der in dem Projekt erzeugten Algorithmen und Konzepte zu entwickeln. Anschließend führt das Institut Verkehrssimulationen für Beispiellufträume durch, um das Gesamtkonzept zu validieren.
DLR-Institut für Kommunikation und Navigation (Koordinator) DLR-Institut für Flugführung