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Galileo-Satellitennavigationsdienste und Signalfrequenzen

Erstellt am: 24.11.2004 | Stand des Wissens: 08.04.2020
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Bauhaus-Universität Weimar, Professur Verkehrssystemplanung, Prof. Dr.-Ing. Plank-Wiedenbeck

Durch das Galileo-System sollen vier Navigationsdienste und einen Unterstützungsdienst für Such- und Rettungsaufgaben angeboten werden. Die Galileo-Satellitensignale können durch örtliche Systeme verbessert werden um gegebenenfalls Anwendungen mit erhöhten Erfordernissen gerecht zu werden. Zudem können die Galileo-Signale mit anderen Satellitennavigationssystemen (GNSS) oder anderen Systemen (Global System for Mobile Communication (GSM), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)) für spezielle Anwendungen kombiniert werden. Weltweit, unabhängig von anderen Systemen sollen folgende Dienste angeboten werden:
Der Open Service (OS) ermöglicht die Ermittlung der eigenen Position und liefert die exakte Zeit, so dass die Geschwindigkeit der Fortbewegung berechnet werden kann. Zusätzlich zur Fahrzeugnavigation kann OS für ortbasierte Applikationen in Smartphones verwendet werden [ESA11]. Der offene Dienst wird unverschlüsselt und kostenlos zur Verfügung gestellt [BMVI14e]. OS ist somit ist eine Kombination von offenen Signalen und in vergleichbarer Qualität zu anderen GNSS-Systemen.
Der Commercial Service (CS) ist durch höhere Übertragungsraten infolge zusätzlicher Sendefrequenzen noch exakter in der Positionsbestimmung als der offene Dienst. Aus diesem Grunde ist er verschlüsselt und kostenpflichtig [BMVI14e]. Für diesen Dienst ist eine Betriebsgarantie vorgesehen. Vorgesehen ist bei diesem Service auch eine Datenübertragungsfähigkeit in einer Größe von 500 bits pro Sekunde zwischen Betriebszentrum und Nutzenden.
Der Public Regulated Service (PRS) soll staatlichen Stellen wie Polizei, Grenzschutz, Zoll und Sicherheitsorganen bei der Erfüllung ihrer hoheitlichen Aufgaben helfen. Sein Signal ist verschlüsselt, besonders stabil und gegen Störungen und Täuschungen gesichert [BMVI14e]. Zwei PRS-Signale mit verschlüsselten Ranging-Codes und Daten werden zur Verfügung stehen.
Der Search and Rescue (SAR), also der Such- und Rettungsdienst, dient der Verbesserung aktueller SAR-Methoden. Die meisten Notfunkbaken werden heute über das Satellitensystem COSPAS-SARSAT betrieben. Mit Galileo werden diese SAR-Funktionen verbessert, da die Position von Notfunkbaken in Echtzeit erkannt und mit einer Genauigkeit von wenigen Metern geortet werden kann. Auch eine Rückmeldung an den Notrufsendenden/Geschädigten soll geschaffen werden [BMVI14e].
Der Safety of Life Service (SoL), also der Sicherheitskritische Dienst, ist ein verschlüsselter Dienst und  ist für Nutzergruppen konzipiert, bei denen es auf die garantierte Genauigkeit der Positions- und Zeitbestimmung ankommt. Das betrifft vor allem die Bereiche des Verkehrswesens (Luft- und Schifffahrt, Schienenverkehr) [BMVI14e]. Durch eine rechtzeitige Warnung der Nutzenden, sollten festgelegte Integritätsgrenzen unterschritten werden. Für diesen Dienst ist eine Betriebsgarantie vorgesehen.
Zuerst werden OS, SAR und PRS zur Verfügung stehen, die als die Galileo-Initial-Services bezeichnet werden. Das Galileo-System soll insgesamt zehn Navigationssignale in drei unterschiedlichen Bändern übertragen. Ein elftes Signal soll die Übertragung von Notmeldungen für Such- und Rettungsaufgaben an Bodenstationen sicherstellen.
123223_FMS_2020-04-08.pngAbb. 1: Systemarchitektur [eigene Darstellung basierend auf EuKom03an] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)

Die Galileo-Dienste bieten zahlreiche unterschiedliche Variationen in Abhängigkeit der verwendeten Signalkombination. So kann der öffentliche Dienst (OS) als Monofrequenz-, Dualfrequenz- und Zeitdienst genutzt werden. Der kommerzielle Service (CS) hat Zugriff auf ein drittes Signal. Das SoL-Signal nutzt die gleichen Signale wie der öffentliche Dienst (OS), unterscheidet sich jedoch dadurch, dass Integritätsinformationen empfangen und verarbeitet werden. Die Verlässlichkeitskategorie des SoL-Signals ist von der gewählten Art des Dienstes und der Anwendung abhängig. Dazu sind drei Integritätskategorien (A, B, C) definiert.
123223_IntegKategorien_2020-04-08.pngAbb.2: Darstellung der drei Integritätskategorien des SoL-Signals [eigene Darstellung basierend auf EuKom03an] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)
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Bauhaus-Universität Weimar, Professur Verkehrssystemplanung, Prof. Dr.-Ing. Plank-Wiedenbeck
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Satellitennavigation (Stand des Wissens: 21.04.2020)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?126859
Literatur
[BMVI14e] Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur Galileo - das europäische Satellitennavigationssystem, 2014
[ESA11] Galileo General Introduction, 2011
[EuKom03an] o.A. The Galilei Project-GALILEO Design Consolidation, 2003/08
Glossar
Global System for Mobile Communication
Der GSM-Standard (Global System for Mobile Communication) - ursprünglich ein rein europäisches Mobilfunkkonzept - hat inzwischen weltweite Verbreitung gefunden. In Deutschland nutzen die Mobilfunknetzanbieter Deutsche Telekom, Vodafone und Telefonica mit ihren Mobilfunknetzen gegenwärtig die Frequenzbereiche GSM 900 und GSM 1800.
GNSS Globale Navigationssatellitensysteme (englisch Global Navigation Satellite System) oder GNSS dienen der weltweiten Positionsbestimmung, sowie der Koordinaten- und Zeitübermittlung.
Galileo Globales Satellitennavigationssystem unter ziviler, europäischer Kontrolle. Es soll weltweit Daten zur Positionsbestimmung liefern. Dabei ähnelt es im prinzipiellen Aufbau dem GPS oder GLONASS.
UMTS Abkürzung für Universal Mobile Telecommunications System. Internationaler Standard für zellulare Mobilfunknetze, der bei einer Datenübertragungsrate von bis zu 2 Megabit pro Sekunde neben den klassischen Mobilfunkdiensten auch mobile Multimediaanwendungen und einen Internetzugang ermöglicht.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?123223

Gedruckt am Samstag, 4. Juli 2020 17:39:46