GNSS-basierte Ortungs- und Navigationsverfahren für maritime „Safety of Life“ Anwendungen

Kurzfassung

Eine notwendige Grundvoraussetzung für die Überwachung und Steuerung von Verkehrsprozessen jeglicher Art ist die präzise und verlässliche Kenntnis der Position der Verkehrsteilnehmer. Zum Schutz des Lebens im Sinne der Gefahrenvermeidung ist es erforderlich, Positionsgenauigkeiten mit einer definierten Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Die Konsequenz ist, dass bei der Entwicklung von neuen Satellitennavigationssystemen wie Galileo aber auch bei der Weiterentwicklung existierender wie GPS ein besonderes Augenmerk auf die Eigenüberwachung der Systemintegrität gelegt wird. Leistungsanforderungen an GNSS-basierte Ortung wurden im maritimen Bereich durch die Internationale Maritime Organisation (IMO) situations- und anwendungsbezogen spezifiziert. So wird es als ausreichend angesehen, dass die Positionsbestimmung auf hoher See und im Küstenbereich mit einer horizontalen Genauigkeit von unter 10 m zu erfolgen hat. Steigt der Positionsfehler systembedingt über 25 m, so ist gefordert, dass der GNSS-Systembetreiber den Nutzer innerhalb von 10 s darüber informiert. Das Integritätsrisiko, das effektiv die maximal erlaubte Wahrscheinlichkeit beschreibt, mit der systembedingte Fehlfunktionen nicht erkannt werden, darf 10-5 innerhalb von 3 Stunden nicht überschreiten. Dieser Bedarf wird durch den Galileo „Safety of Life“-Service (SoL) direkt abgedeckt. In verkehrstechnisch kritischen Bereichen wie Häfen steigt die Genauigkeitsanforderung auf 1 m und bei speziellen Anwendungen wie assistierten Anlegemanövern, Ausbaggerung und Güterumschlag auf 1 dm. Um diese Leistungsanforderungen zukünftig erreichen zu können, sind die Entwicklung ergänzender Verfahren und ihrer technologischen Integration bord- als auch landseitig notwendig. Das Projekt ALEGRO, das vom Wirtschaftsministerium des Landes Mecklenburg-Vorpommern gefördert wird und eines der Initialprojekte des Forschungshafens Rostock ist, zielt auf die Entwicklung und den Aufbau eines maritimen GBAS-Experimentalsystems (Ground Based Augmentation System). In Bezug auf die im Hafengebiet zu erreichenden Genauigkeiten wird die RTK-Technologie (Real Time Kinematic) als der geeignete Lösungsansatz gesehen. Diese Verfahren sind in Bezug auf die zu gewährleistende Integrität und auf die zukünftige Nutzung von Galileo weiterzuentwickeln. Eine dafür grundlegende Komponente dieses Systems ist die Eigenüberwachung der GNSS-Signale. Ihre Aufgabe ist neben der Bewertung der GNSS-Signalqualität insbesondere die Detektion und Klassifikation lokaler Störungen in Folge von Signalausbreitungseffekten und Interferenzen. Durch die Integration dieser in Echtzeit abgeleiteten Qualitätskenngrößen wird eine situationsangepasste Datenprozessierung bei der Bereitstellung von Ergänzungs- und Korrekturinformationen für lokale Nutzer und bei der zugeordneten Positionsbestimmung verfolgt. Im Rahmen des Vortrages werden die Entwicklungsstrategie des laufenden Projektes und bereits erreichte Ergebnisse vorgestellt.