Zuverlässige maritime Navigation und Verkehrslageerfassung im Kontext klassischer und neuer Sensoren, Systeme und Verfahren

Abstract

Die Erfassung von Positions-, Navigations- und Zeitdaten (PNT – Position, Navigation and Time) bildet in der Schifffahrt seit jeher eine wesentliche Voraussetzung, um Schiffe koordiniert, sicher und effizient von Kaikante zu Kaikante manövrieren zu können. Die zunehmende Automatisierung und Digitalisierung im Schiffsverkehr einschließlich des immer stärker in den Fokus geratenden Themas „Autonom agierendes Schiff“ stellt jedoch die Entwicklung geeigneter Bewertungsverfahren und Systemen zur Bestimmung der Zuverlässigkeit und Integrität der von Sensoren und Systemen gelieferten Daten und Informationen immer akuter in den Mittelpunkt aktueller F&E-Aktivitäten. Verschiedene Operationsgebiete wie Ozean, Küstenbereich und Häfen sowie unterschiedliche Navigationsaufgaben wie Routenplanung, Manöverüberwachung und/oder automatisches Fahren und Anlegen führen dazu, dass während der Kai-zu-Kai Schiffsnavigation auch unterschiedliche Leistungsanforderungen an die Bereitstellung von PNT-Daten zu erfüllen sind. Um diese erfüllen zu können, erweist sich die möglichst „intelligente“ bzw. integrierte Anwendung und Kopplung von satellitengestützten Navigationssystemen, terrestrischen Diensten sowie bordseitigen Sensoren als ein erfolgversprechender Weg. Die Hauptaufgabe des maritimen Integrierten PNT-Systems muss zukünftig darin bestehen, a) die für eine sichere Schiffsführung notwendigen Positions,- Navigations- und Zeitdaten unter Beachtung der jeweils erforderlichen Genauigkeits- und Integritätsanforderungen zu bestimmen, b) eine Abschätzung des jeweils zugeordneten Messfehlers vornehmen zu können und letztlich c) diese Daten dem Schiffsführer durch übergeordnete Systeme wie dem ECDIS – Electronic Chart Display and Information System, dem AIS – Automatic Identification System oder dem INS – Integrated Navigation System zur Verfügung zu stellen. Im Vortrag wird exemplarisch darauf eingegangen, wie durch spezielle Verfahren der Sensor- und Datenfusion sowohl die störfeste Bereitstellung von PNT-Daten an Bord eines Schiffes als auch die Erfassung und Bestimmung eines zuverlässigen maritimen Verkehrslagebildes im Kontext aller an einer speziellen Verkehrssituation beteiligten Schiffe erzielt werden kann. Grundlage dazu bilden Forschungsarbeiten im Bereich bordseitiger Multisensorsysteme, im Bereich der Entwicklung störfester Empfangssysteme, im Bereich der Entwicklung alternativer terrestrischer Positionierungssysteme als auch im Themenkomplex der zuverlässigen Ortung anderer Verkehrsteilnehmer auf Basis der Fusion von Radar und AIS Daten. Der Vortrag geht zudem darauf ein, inwieweit die Arbeiten und Bestrebungen zur Standardisierung einer übergeordneten PNT-Datenprozessierung auf IMO Ebene bereits vorangeschritten sind. Abschließend werden aus Sicht der Anwendungsperspektive ausgewählte Verbundprojekte aus dem maritimen Bereich sowie dem Binnenschifffahrtsbereich kurz vorgestellt.