Das europäische Satellitennavigationssystem Galileo - René Kleeßen Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V - VDE Köln
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Das europäische Satellitennavigationssystem
Galileo
René Kleeßen
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Das DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Forschungseinrichtung Raumfahrtmanagement Projektträger
Standorte und Personal
Über 8.000 Mitarbeiterinnen und Stade Hamburg
Mitarbeiter arbeiten in Neustrelitz
Bremen Trauen
33 Instituten und Einrichtungen in
16 Standorten. Berlin
Braunschweig
Büros in Brüssel, Paris, Göttingen
Tokio und Washington. Jülich Köln
Bonn
Lampoldshausen
Stuttgart
Augsburg
Oberpfaffenhofen
Weilheim 
DLR Standort Bonn
Aufgaben DLR Raumfahrtmanagement Erstellung der deutschen Raumfahrtplanung im Auftrag der Bundesregierung Wahrnehmung deutscher Raumfahrtinteressen im internationalen Rahmen, insbesondere gegenüber der ESA Aufträge und Zuwendungen für Raumfahrtprojekte im Nationalen Raumfahrtprogramm - von Beratung über Förderentscheidung bis zum Technologietransfer
Finanzierung und Fördervolumen 2016 (Plan)
Alle Angaben in Mio. Euro,
1400 daher ggf. Rundungsdifferenzen
1200 175
1000 306
800
469
600 1186
400 880
200 453
0
Raumfahrtmanagement Projektträger Forschung und Betrieb
Deutsche ESA-Beiträge BMWi / BMVI Institutionelle Förderung FuE
Nationales Raumfahrtprogramm inkl. Management Drittmittel FuE
Förderprogramme DLR PT inkl. Management Luftfahrtforschungsprogramme PT inkl. Management
ohne Verrechnung von Querfinanzierungen
Galileo Galilei (1564 – 1642)
Satellitennavigation = P N T
Prinzip der Satellitennavigation Beispiel Fußball: Wo genau befindet sich der Spieler?
Prinzip der Satellitennavigation Der Empfänger misst über Signallaufzeiten: 1. Entfernung zum 1. Satelliten 2. Entfernung zum 2. Satelliten 3. Entfernung zum 3. Satelliten 4. Exakte Uhrzeit vom 4. Satelliten Satelliten Atomuhren für extrem genaue Zeitmessung Signale enthalten Informationen zu Sendezeitpunkt, Bahndaten und Identität. 1 Milliardstel Sekunde entspricht 30 cm
Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) GPS II und ab ca. 2020 GPS III Glonass (seit Ende 2011) Galileo (seit 2016, Vollausbau bis 2020) Beidou (ab ca. 2020 global)
Document Title 7 July, 2017
Global Navigation Satellite System (GNSS)
seit 1980 ziviles GPS Signal, Genauigkeit künstlich verschlechtert auf ca. 100 m
1994 EU Ratsbeschluss zu GNSS 1 (EGNOS) und GNSS 2 (Galileo)
1995 ESA ARTES 9 Programm: Anfangsstudien, EGNOS Entwicklung,
Galileo Systemdefinitionsstudien
1999 EU Galileo Missionsdefinitionsstudien
2000 US-Präsident Clinton hebt im Mai 2000 künstliche GPS
Signal-Verschlechterung auf
2003 Beginn der ESA Galileo Entwicklungsphase bis 2013
(gemeinsame Finanzierung durch ESA und EU)
2004 Gründung der Europäischen GNSS Agentur (GSA)
2009 Übertrag EGNOS Eigentum von ESA an die EU
2014 - 2020 GNSS Verordnung 1285/2013
Gesetzgebungsakt zwischen EU-Rat, EU-Parlament, EU-KOM
12GPS Ergänzungssysteme EGNOS • Erhöhung der Genauigkeit • Berechnung der Integrität • Zwei Kontrollzentren • ca. 40 Bodenstationen • Nachteil: alle Systeme beruhen auf GPS • EGNOS Version 3: - zwei Frequenzen und - Galileo wird integriert - ca. ab 2020
EGNOS
-Galileo Implementation Plan
Galileo Aufbau
15Document Title 7 July, 2017
Galileo Systemarchitektur
Mission
Uplink TT&C
Stationen Stationen
Konstellation
24+Reserve MEO Satelliten
Nutzer & Diensteanbieter
IOT Zentrum
Kontrollzentren
LEOP Zentren
Galileo
Sensor Stationen
16Galileo System
- Kreisförmige Umlaufbahn mit:
- Bahnneigung 56°
- Bahnhöhe 23.222 km≈2 Erd-Ø
- Umlaufzeit 14,4 Stunden
56° -Erde
3 um 120° gedrehte Bahnebenen
mit jeweils 10 Galileo Satelliten
= vollständige SatellitenkonstellationWeltweite Galileo Bodenanlagen
Galileo Bodenzentren in Europa
Document Title 7 July, 2017
Kontrollzentrum in DEU / DLR Oberpfaffenhofen
20Document Title 7 July, 2017
FOC
21Document Title 7 July, 2017
Aufbau der Satellitenkonstellation
IOV FOC
2011/2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
2 4 6 8 10 12 14 18 22 26
22Europäische GNSS Verwaltung
Delegationsabkommen zu Delegationsabkommen zu
Galileo und EGNOS • Politische Verantwortung Galileo, EGNOS, H2020
• Programm-Manager
• Finanzierung
Arbeitsvereinbarungen zu
Galileo und EGNOS
• Galileo Aufbau
• Galileo Betrieb und Nutzung
• Galileo Unterstützung
• EGNOS Betrieb und Nutzung
• EGNOS Unterstützung
• Sicherheitszulassung
• GNSS Weiterentwicklung
• Dienste/Märkte
• ESA NAVISP (ab 2017)Budget für GNSS (2014 – 2020)
Delegationsabkommen Delegationsabkommen
• Galileo und EGNOS: 7125 Mio. €
Arbeitsvereinbarungen
• GSA Management: 163 Mio. • ESA Management: 422 Mio.
• Galileo Nutzung: 2700 Mio. • Galileo Aufbau = 1605 Mio.
• EGNOS Nutzung: 1400 Mio. • EGNOS Unterstützung: über GSA
• GNSS Weiterentwicklung: über H2020Document Title 7 July, 2017
Galileo Dienste
kostenlos; Massenmarkt;
Offener Dienst
Authentifikation
verschlüsselt;
Kommerzieller Dienst
Hochgenau; Authentifikation
öffentlich regulierter verschlüsselt;
Dienst Im Krisenfall verfügbar
Such- und Rettungs- Echtzeit;
Dienst hochgenau; Rückkanal
25… from 3 manufacturers adopting Galileo in 2010,
to 17 in 2016 representing more than the 95% of global supply …
TIMING
2016
SMARTPHONES/MASS MARKET
2010 UAVs
AUTOMO TIVE
HIGH PRECISIO NDocument Title 7 July, 2017
Galileo - nächste Generation
Atomuhren Elektrische
Signaldesign
Antriebe
PRS
Satelliten-
Träger- konstellation Datenüber-
systeme tragung Betriebs-
kosten
27Document Title 7 July, 2017
Galileo - nächste Generation
28Navigationsanwendungen
Energie, Telekom,
Verkehrsanwendungen
Banken
Rettungswesen
Standortbezogene Landwirtschaft
DiensteNationales Raumfahrtprogramm
Anwendungen und neue Dienste
• Testgebiete
• Ghosthunter
Raumsegment und Nutzlast
• Technologien für Galileo 2. Generation
• EGNOS Version 3
Innovative Navigationstechnologien
• Multi-Sensor - Technologien
• übergangsfreie Navigation Outdoor - Indoor
PRS Technologieprogramm
• Empfänger
• Anwendungen Bildquellen: ESA, DLRNAVVIS - Navigation anhand visueller Informationen
Hintergrund und Nutzen:
Server-Basierte Erweiterung der auf Outdoor-Einsatz
beschränkten Satellitennavigation
metergenaue Navigation im Inneren großer Gebäude
(Flughäfen, Museen, Krankenhäuser, Behörden, …)
keine Notwendigkeit von vor Ort gegebener Spezial-
HW-Infrastruktur
verwendbar auf handelsüblichen Smartphones
Ergebnis:
Nahtloser Übergang Outdoor-/Indoor-Navigation
Schlüsseltechnologie Made in Germany
für Navigationsanwendungen
Potenzial:
Massenmarkt verschiedenster
NavigationsanwendungenAnwendungen und Dienste
GO! (Deutscher Galileo‐Empfänger für Bahn‐Anwendungen)
Motivation:
Die Entwicklung eines Navigationsempfängers für Mögliches Anwendungsszenario:
Bahnanwendungen Autonomes angieren auf
nahtlose Ankopplung der Empfängersoftware und - Güterbahnhöfen
hardware an Zentrale Dienste
Synthese von optimierten Kommunikations-wegen zur
Datenerfassung und –bereitstellung,
modulare Service-Architektur
Lösungen für die Überbrückung von
Abschattungseffekten und für eine gleisgenaue Positionierung:
o Berechnung von möglichen Bahntrajektorien,
o Einbindung von Kartenmaterial und Sensoren (IMU),
o Aussendung von Korrekturdaten über die Kommunikationsarchitektur
o Untersuchungen auch im Hinblick auf Jamming bzw. Spoofing der Navigationsnachricht
in dieser sicherheitskritischen Anwendung.Anwendungen und Dienste C2Land (Capability 2 Land) Motivation: innovatives Bahnführungs- und Navigationskonzept für ein vollautomatisches Landesystem zu entwickelten und zu erproben, unter den Randbedingungen der kommerziellen Luftfahrt und unter Berücksichtigung zulassungstechnischer Aspekte o Kernstück ist ein zentrales Monitoring-, Datenfusions- und Integritätsüberwachungssystem, welches Navigation-, Regelung und Monitoring zu einem integrierten Bahnführungssystem koppelt. o Durch die zentrale Informationsverarbeitung kann die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Gesamtsystems deutlich erhöht werden. o Aufbau eines für Testflüge zugelassenen Demonstrators : die Funktionsfähigkeit der Subsysteme Navigation, Bildverarbeitung, Anzeige und Kollisionserkennung konnte bereits in Flugversuchen mit innovativen Technologien nachgewiesen werden.
Anwendungen und Dienste Galileo Nautic Motivation: Lösung für die hohen Sicherheits- und Effizienz- anforderungen in Häfen und begrenzten Revieren stellen vollautomatisierte und miteinander kooperierende Schiffe dar. durchgehendes Monitoring der Schiffsfunktionen, aktive Sicherheitssysteme, vorausschauende und fehlertolerante Schiffsregelungen, integre Kommunikationsnetzwerke und garantierte Systemverfügbarkeiten auch im Fehlerfall Hohe Verkehrsaufkommen Hohe Geschwindigkeiten o Kooperative und vernetzte Navigation und Lokalisierung o koordinierte, kooperativen Manöverplanung o online Optimierung für Routen- und Manöverplanung o vollautonomer Schiffsbetrieb auf Einzelschiffebene o Integration zusätzlicher Sensorik o definiertes Protokoll zwischen den beteiligten Datennutzern
Anwendungen und Dienste Ghosthunter Motivation: Pro Jahr ca. 2000 Geisterfahrer auf dt. Autobahnen und Bundesstraßen, dabei ca. 80 Unfälle Voraussetzungen definieren, unter denen es mit heutiger Technik möglich ist, Geisterfahrer auf Autobahnen zu detektieren und andere Verkehrsteilnehmer zu warnen automatisches Warnsystem soll in das europäische e Call System implementiert werden o GNSS Empfänger und GNSS Ergänzungssysteme, zusätzliche Sensoren und digitale Karte zu echtzeitfähigen Gesamtsystem koppeln. Diese Kopplung soll eine maximale Detektionswahrscheinlichkeit bei einer tolerierbaren Falschalarmwahrscheinlichkeit gewährleisten. o Durchführung einer umfassenden Analyse des Gesamtsystems bzgl. Positionsgenauigkeit, Verfügbarkeit, Integrität und Kontinuität
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GALILEO - Zusammenfassung • Es wird 4 globale Satellitennavigationssysteme geben. • Galileo bietet seit Ende 2016 erste Dienste an! • Vollständiger Ausbau von Galileo erfolgt bis 2020. • Immer mehr Bereiche nutzen Satellitennavigation. Auch kritische Infrastrukturen.
GALILEO – Für weitere Informationen…
… besuchen Sie bitte die folgenden Seiten im Internet:
NAVIPEDIAGALILEO – Gibt es Fragen? Alle Bildquellen: KOM/ESA
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