Eine zunehmende Zahl von Flugzeugen, Fahrzeugen und Schiffen teilet sich Verkehrsräume und Verkehrswege. Dies erfordert ein hohes Maß an Koordination. Die Koordination kann zentral erfolgen, wie etwa bei der Eisenbahn oder sich regelbasiert ergeben, wie im Straßenverkehr. In der Luft- und Seefahrt spielen elektronische Navigationshilfen und Funkverbindungen bereits heute eine wesentliche Rolle. Bei steigender Dichte und Automation werden sie zunehmend auch in anderen Bereichen benötigt. Die heutigen elektronischen Systeme sind allerdings auf die Unterstützung von Piloten und Kapitänen ausgelegt. Die Kommunikation erfolgt beispielsweise über Sprechfunk. Weiter beruhen die heutigen Systeme auf einer vielfach kostspieligen Infrastruktur, die die Möglichkeiten von GPS und Galileo noch nicht voll nutzt. Entsprechend erarbeitet das Institut Navigations- und Kommunikationsverfahren, die die nötige Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit für solche Anwendungen aufweisen und mit weniger Infrastruktur auskommen.
Das Institut setzt Standards für die Luftfahrt
In der Luftfahrt sind die Herausforderungen: den Flaschenhals in der Kommunikation zu beseitigen, die Allwettertauglichkeit zu verbessern und die Kosten zu reduzieren. Der erste Punkt wird durch das L-Band Digital Aeronautical Communication System (LDACS) adressiert. LDACS integriert sich in ein bereits für andere Zwecke verwendetes Frequenzband ohne die bisherigen Nutzer zu stören und schafft eine universell nutzbare Schnittstelle für Daten und Sprache. Zudem kann es auch für Distanzmessungen und die Notfall-Positionierung genutzt werden. Bei der Entwicklung von LDACS hatte das Institut die Federführung. Das gilt auch für die beginnende Standardisierung bei der International Civil Aeronautical Organisation.
Die Allwettertauglichkeit wird vor allem durch die heutigen Landesysteme beschränkt. In Zukunft sollen diese durch GPS- und Galileo-basierte Systeme ersetzt werden. Erste Schritte dazu wurden bereits gemacht: so konnte in Bremen das erste CAT I System außerhalb der USA dank der Ionosphärenmodellierung des Institut in Betrieb gehen. Es ermöglicht Landungen wenn der Pilot ab einer festgeschrieben Höhe die Landebahn sieht. Der Schwerpunkt am Institut liegt auf zukünftigen Systemen, die Landungen ohne jegliche Sicht ermöglichen. Erste erfolgreiche Flugversuche konnten vom Institut in Braunschweig durchgeführt werden.
Maritime Sicherheit als neues Anwendungsgebiet
Auch in der Schifffahrt ist die Allwettertauglichkeit ein wichtiges Thema. Hinzu kommt die wachsende Komplexität der Manöver von immer größeren und zahlreicheren Schiffen, insbesondere in Häfen und engen Fahrrinnen. Im Gegensatz zur Luftfahrt, finden an Schiffen und in ihrer Umgebung massive Reflektionen statt, welche die Positionsschätzung erschweren. Dadurch können Situationen entstehen in denen eine zuverlässige Positionsbestimmung mit Satellitensignalen alleine nicht mehr möglich ist. Dennoch benötigen Kapitän und Lotse stets eine zuverlässige Angabe. Das Institut arbeitet entsprechend an Ortungsverfahren, die weitere Sensoren miteinbeziehen, um die Positionsgenauigkeit zu verbessern und um Fehlerschranken zu erhalten. Diese Arbeiten stellen eine wichtige Zuarbeit zur Standardisierung bei der International Maritime Organisation (IMO) dar.
Schon heute werden Positionen an nahe Schiffe mitgeteilt, sind allerdings nicht immer zuverlässig. Deshalb arbeitet das Institut an Abgleichverfahren mit Radarsignalen. Damit lassen sich auch nicht ausgerüstete Schiffe und andere Hindernisse entdecken und in ein Lagebild der Wasserstraße und des Verkehrs einfügen, das dann wieder mit anderen Schiffen abgeglichen werden kann. Hierfür wird mit Partnern - unter anderem der US Coast Guard - ein Standard für die Kommunikation zwischen Schiffen und Küste über Satellit entwickelt.
Intelligente Verfahren für die Kollisionsfreiheit im Zugverkehr
Züge verkehren auf eindimensionalen Gleisen. Auf den Hauptstrecken sorgen kostspielige Installationen dafür, sich keine zwei Züge im gleichen Gleisabschnitt befinden. Auf Nebenstrecken ist das nicht der Fall, was traurigerweise immer wieder zu Kollisionen führt. Das Institut hat deshalb das „Railway Collision Avoidance System“ (RCAS) entwickelt, das auf Satellitenortung und Funk beruht und damit ohne kostspielige Infrastruktur auskommt. Dieses System wird inzwischen durch die Ausgründung „Intelligence on Wheels“ industriell umgesetzt. Als erster Kunde wird die Harzer Schmalspurbahn ausgerüstet.