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Anwendung der Satellitennavigation

Erstellt am: 20.08.2008 | Stand des Wissens: 21.11.2020
Ansprechpartner
Bauhaus-Universität Weimar, Professur Verkehrssystemplanung, Prof. Dr.-Ing. Plank-Wiedenbeck

Die Anwendungen im Luftverkehr reichen vom Flugsport bis zur kommerziellen Luftfahrt. Das grundsätzliche Ziel der Verwendung der Satellitennavigation besteht darin, eine kostengünstigere Navigationsinfrastruktur zu erhalten. Diese wird dadurch erreicht, dass mit der neuen Technologie ein einziges Navigationssystem für alle Flugphasen zur Verfügung steht und gleichzeitig eine weniger aufwändige Bodeninfrastruktur erforderlich ist. Zudem ist durch die weltweite Verfügbarkeit von Positionsinformationen von einer wesentlich verbesserten Abdeckung von Flughäfen mit Instrumentenanflugverfahren auszugehen. Durch eine freie Streckenführung kann die Kapazität des Luftraums gesteigert und durch neue Überwachungstechnologien die Sicherheit erhöht werden. [ESA02f]
Nachfolgend werden Anwendungen der Satellitennavigation in der Luftfahrt beschrieben, die in erster Linie den Streckenverkehr und die Luftraumüberwachung des zivilen Luftverkehrs betreffen:
  • Flächennavigation (Area Navigation, RNAV): Der Luftverkehr wird im Streckenflug entlang von festgelegten Routen geführt. Diese Flugstrecken sind durch Bodenfunkfeuer markiert. Die Entwicklung neuer Navigationsanlagen macht es möglich, außerhalb der starren Routen zu fliegen und dennoch eine sichere Ortung und Navigation zu gewährleisten. Das Ziel der RNAV ist, durch eine flächenhafte Verteilung des Verkehrs zusätzliche Streckenkapazität im Luftraum zu erreichen [IVAO16].
  • Automatisch-abhängige Überwachung (Automatic Dependent Surveillance, ADS): Bei der ADS überträgt das Luftfahrzeug eigenständig Daten an die Flugsicherung [Pleg16].
  • Rollführungssysteme (Surface Movement Guidance and Control Systems, SMGCS): Im Prinzip verfügen alle Flughäfen bereits über ein SMGCS, wenn auch in sehr einfacher Form, beispielsweise durch das Vorhalten von Hinweis- und Gebotsschildern und Markierungen zur Orientierung und Lenkung der Piloten. Das A-SMGCS zielt auf eine wetterunabhängige Ortung, Überwachung und Führung des Rollverkehrs, inklusive der Bodenfahrzeuge [DLR10d].
  • Globales Navigationssatellitensystem (GNSS)-Anflugverfahren: Grundsätzlich sind bei den Anflugverfahren mit funknavigatorischen Mitteln beziehungsweise Radarführung die Prinzipien Nicht-Präzisionsanflugverfahren und Präzisionsanflugverfahren zu unterscheiden. Im klassischen Sinn unterscheidet sich ein Präzisionsanflugverfahren durch ein vertikales Führungssignal von einem Nicht-Präzisionsanflugverfahren. Zur Erfüllung wichtiger Verfahrenskriterien für Präzisionsanflugsysteme mit Hilfe von Satellitennavigationssystemen mussten Ergänzungssysteme (vergleiche Ground Baesed Augmentation System, GBAS) konzipiert werden, da zuvor einige Schwierigkeiten aufgetreten sind [Mies13]. In einem Zwischenschritt wurden Anflugverfahren entwickelt, die nicht den Anforderungskriterien für Präzisionsanflüge nach ICAO Anhang 10 [Annex10] erfüllen, gegenüber konventionellen Nicht-Präzisionsanflügen jedoch betriebliche Vorteile und eine Erhöhung der Sicherheit bringen.
Die Anwendungen der Satellitennavigation sind vielfältig. Privatpersonen, Firmen und Behördenstellen können neben dem Einsatz im Luftverkehr bei Anwendungen im Bereich des Straßenverkehrs, der Eisenbahn und im Seeverkehr davon erheblich profitieren [ESA02e, ESA02d]. Von großer Bedeutung neben der Effizienzsteigerung verschiedener Verkehrsträger und der damit einhergehenden Reduzierung der Treibhausgase zählt die Steigerung der Sicherheit. Systeme der Satellitennavigation führen außerdem zur Erleichterung der Streckenführung und Transportplanung und müssen aktiv als Teil einer digitalen Mobilitätsinfrastruktur mitgedacht werden [BMVI20m]. 
Wesentliche Verbesserungen der Sicherheit bei allen Verkehrsträgen werden durch den Ausbau der Satellitennavigationsinfrastruktur wie beispielsweise durch das Galileo-Satellitennavigationssystem erwartet. Im Bereich des Straßenverkehrs können durch Warnungen über Streckenbesonderheiten, Witterungslagen und statische Hindernisse bei Unfällen oder eine Notsignalübertragung an Rettungsstellen, sowie einer Geschwindigkeitsüberwachung wichtige Beiträge geleistet werden. Im Seerettungswesen wird durch Positionsinformationsverbesserung in Not geratener Schiffe und durch die verbesserte Navigationsgenauigkeit eine verringerte Gefahr des Laufens auf Grund gesehen. Bei der Streckenverfolgung von Gefahrguttransporten wird durch die schnelle Eingreifmöglichkeit bei Unfällen eine bedeutsame Erhöhung der Sicherheit erkannt. Zudem wird eine Überwachung wichtiger Infrastruktur wie Brücken und Hochhäuser möglich.
Zu den verschiedenen Anwendungsbereichen und Entwicklungspotentialen wurden innerhalb des 5. EU-Rahmenprogramms verschiedene Forschungsprojekte initiiert:
  • GADEROS - Galileo Demonstrator for Railway Operation Systems [ESA02l, ESA02g]
  • GALLANT - Galileo for Safety of Life Application of driver assistance in road transport [ESA02k]
  • INSTANT - Infomobility[ct1] services for safety-critical application [ESA02j]
  • NAUPLIOS - Improving safety in maritime navigation [ESA02i]
  • POLARIS - A navigation system performance analysis tool [ESA02h]
Ansprechpartner
Bauhaus-Universität Weimar, Professur Verkehrssystemplanung, Prof. Dr.-Ing. Plank-Wiedenbeck
Literatur
[BMVI20m] Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (Hrsg.) Passauer Erklärung (Übersetzung), 2020/10/29
[DLR10d] Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (Hrsg.) A-SMGCS - Rollführung an Flughäfen, 2010
[ESA02d] o.A. Galileo Applications - Road, 2002/12
[ESA02e] o.A. Galileo Applications - Martime, 2002/12
[ESA02f] o.A. Galileo Applications - Aviation, 2002/12
[ESA02g] o.A. Galileo Applications - Rail, 2002/12
[ESA02h] o.A. Galileo Pilot Projects-Polaris, 2002/12
[ESA02i] o.A. Galileo-Pilot Projects-Nauplios, 2002/12
[ESA02j] o.A. Galileo-Pilot-Projects-Instant, 2002/12
[ESA02k] o.A. Galileo Pilot-Projects-Gallant, 2002/12
[ESA02l] o.A. Galileo-Pilot-Projects-Gaderos, 2002/12
[IVAO16] IVAO - Internationale Virtuelle Luftfahrt Organisation (Hrsg.) Flächennavigation, 2016/01/01
[Mies13] Mies, Jürgen RNAV-Approach, veröffentlicht in AOPA Safety Letter, Ausgabe/Auflage Nummer 10, 2013/10
[Pleg16] Pleger, Roland Flugzeuge via ADS-B live beobachten, veröffentlicht in Raspberry Pi Geek, Ausgabe/Auflage 06/2016, Computec Media GmbH/Fürth, 2016/06
Rechtsvorschriften
[Annex10] ICAO-Annex 10 (Aeronautical Telecommunications)
Glossar
Treibhausgase Diese in der Atmosphäre sich befindlichen Gase verhindern, dass langwellige Infrarotstrahlung auf direktem Weg von der Erdoberfläche ins Weltall gelangt. Sie verhalten sich wie Glasscheiben eines Treibhauses und heizen die Atmosphäre auf. Natürliche Treibhausgase:
  • Wasserdampf
  • Kohlendioxid
  • Ozon
  • Methan
  • Stickoxid
Vom Menschen gemachte Treibhausgase:
  • FKW
  • HFKW
  • FCKW
  • SF6
App
Ist eine Abkürzung für den Fachbegriff Applikation (App) und bezeichnet eine Anwendungssoftware, die für mobile Endgeräte, wie Smartphone oder Tablet-PC entwickelt wurde. Apps können als Zusatzsoftware auf mobilen Endgeräten installiert werden und erweitern dadurch deren Funktionsumfang. Je nach Betriebssystem kann der Nutzer auf eine Vielzahl von mobilen Applikationen auf dem vom Betriebssystem bereitgestellten Marktplatz kostenpflichtig oder kostenlos zugreifen.
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.
ICAO
Die International Civil Aviation Organization (ICAO) ist die Internationale Zivilluftfahrtorganisation zur Vereinheitlichung und Regelung der Zivilluftfahrt durch Veröffentlichungen von Richtlinien und Empfehlungen.

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

https://www.forschungsinformationssystem.de/?275001

Gedruckt am Sonntag, 26. September 2021 02:56:27