Galileo - Europas Satellitennavigationssystem im Dienst der Bürger
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Galileo – Europas Satellitennavigationssystem im Dienst der Bürger
Warum brauchen wir Galileo? Galileo – Konstellation und Bodensegment
Anwendungen der Satellitennavigation sind zahlreich und vielfältig Innovation in Europa fördern Galileo-System 30 Galileo-Satelliten
und daher kaum noch aus unserem Alltag wegzudenken. Sie spie- Das Galileo-Programm hat zu greifbaren technologischen Fort- Das Galileo-System besteht aus zwei Elementen: einer Konstella
len sowohl in Wirtschaft, Forschung und Verwaltung als auch im schritten und einer umfangreichen Verbesserung des Know-hows tion von Satelliten im Weltraum und einem Netzwerk von Boden-
täglichen Leben fast aller Bürgerinnen und Bürger Europas eine der Satellitennavigationstechnologien geführt. Daraus ergibt sich stationen auf der Erde. Beide Elemente müssen perfekt zusammen-
Schlüsselrolle. eine Fülle von wertvollen Ressourcen für Europa und insbesondere spielen, damit Galileo sicher funktioniert und Navigationssignale
für seine Industrie. Große, mittlere und kleine Unternehmen sind von hoher Qualität zur Verfügung stellt.
Unabhängigkeit und Kontrolle garantieren heute besser als je zuvor gerüstet, um ihre Geschäftsmodelle er-
Galileo steht für die Unabhängigkeit Europas in der Satellitennavi- folgreich umzusetzen. Dank Galileo entstehen Arbeitsplätze und Galileo im Weltraum 24 in Betrieb – sechs als Ersatz
gation – ein Sektor, der heute für die Wirtschaft und das Wohler- neue Geschäftsfelder in den unterschiedlichsten Unternehmen, Die Galileo-Konstellation besteht aus 30 Satelliten, die auf drei
gehen der Bürger von großer Bedeutung ist. Galileo garantiert glo- während Spin-offs auch außerhalb der Raumfahrtindustrie genutzt Umlaufbahnen in rund 23.000 Kilometer Höhe um die Erde krei-
balen, kontrollierten Zugang zu einem Satellitennavigationsdienst, werden können. sen. 24 Satelliten sind in Betrieb, sechs weitere dienen als Reserve.
auch wenn andere Systeme unverhofft an Genauigkeit Sollte einer der regulären Satelliten gewartet werden oder ausfal-
verlieren oder abgeschaltet werden. International zusammenarbeiten len, wird ein Reservesatellit sofort dessen Aufgabe übernehmen. Zwei Galileo-Kontrollzentren
Für die Nutzer von Satellitennavigation verbessert sich ganz erheb- Die Anzahl der Satelliten und der Umlaufbahnen sowie ihre Flug-
Bürger schützen lich das Anwendungspotenzial und Qualitätsniveau. Denn Galileo höhe wurden so gewählt, dass schon 24 Satelliten ausreichen, da-
Galileo ist ein ziviles System, das auch zum Schutz der Bürger ent- wird mit anderen bestehenden Systemen (dem US-amerikanischen mit die Galileo-Nutzer immer mindestens vier Satelliten empfangen
wickelt wurde. Deshalb wurden innerhalb der Galileo-Dienste Ka- GPS, dem russischen GLONASS und dem chinesischen BEIDOU) zu- können – egal, wo sie sich auf der Erde befinden.
pazitäten für die staatliche Nutzung reserviert. So werden zum Bei- sammenarbeiten. So profitieren Anwender überall in Europa und
spiel lokale Notfalldienste wie Polizei und Katastrophenschutz, aber auf der ganzen Welt von einer echten Verbesserung der bestehen- Galileo auf der Erde Fünf Galileo-Tracking- und -Kontrollstationen
auch die Bundeswehr unterstützt. Damit leistet Galileo wertvolle den Dienste sowie einer Erweiterung des Angebots an neuen und Die Galileo-Bodenstationen übernehmen drei Hauptaufgaben. Ers-
Hilfe, um schnell auf jede Art von Herausforderung reagieren zu innovativen Produkten und Dienstleistungen. tens überwachen und steuern sie die Satelliten auf ihren jeweiligen
können. Umlaufbahnen. Zweitens kontrollieren und synchronisieren sie fort-
laufend die Atomuhren an Bord der Satelliten. Drittens stellen sie
Umwelt schonen sicher, dass die Navigationssignale für die offenen sowie verschlüs-
Galileo macht Transportwege effizienter und reduziert so die selten Dienste fehlerfrei laufen. Bei Bedarf werden Korrekturbefeh- Fünf Galileo-Uplink-Stationen
Umweltverschmutzung. Durch Präzisionslandwirtschaft kann dank le an die Satelliten gefunkt. Die beiden Kontrollzentren am DLR-
Galileo der Einsatz von Düngemitteln und Chemikalien verringert Standort in Oberpfaffenhofen und in Fucino (Italien) für das Ge-
werden. So kann das europäische Navigationssystem Galileo dabei samtsystem, fünf Funkstationen für die Kommunikation mit den
helfen, gesündere Nahrungsmittel umweltschonend zu produzie- Satelliten, fünf sogenannte Telemetrie-Stationen zur Überwachung
ren, um der wachsenden Weltbevölkerung gerecht zu werden. der Satelliten und 13 Referenzstationen zur Kontrolle der Naviga
tionssignale bilden die Galileo-Infrastruktur am Boden.
13 Galileo-Sensorstationen
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Galileo – Navigation im Dienst der Nutzer Galileo – Konstellation und Bodensegment
Wie das Internet hat sich auch die Satellitennavigation zu einer Der öffentlich regulierte Dienst (Public Regulated Service – Galileo-System 30 Galileo-Satelliten
Technologie entwickelt, die unser alltägliches Leben prägt. Galileo PRS) ist für sensible Anwendungen konzipiert, die eine absolute Das Galileo-System besteht aus zwei Elementen: einer Konstella
stellt im Zusammenspiel mit anderen Navigationssystemen wie zum Dienstkontinuität und besondere Sicherheitsstruktur verlangen. tion von Satelliten im Weltraum und einem Netzwerk von Boden-
Beispiel GPS sicher, dass immer mehr Navigationssatelliten genutzt Dazu verwendet er verschlüsselte und besonders leistungsstarke stationen auf der Erde. Beide Elemente müssen perfekt zusammen-
werden können. So hat der Endnutzer immer eine ideale Verfügbar- Funksignale. PRS zielt auf Anwender im Bereich Sicherheit und spielen, damit Galileo sicher funktioniert und Navigationssignale
keit und Genauigkeit von Positions-, Navigations- und Zeitdiensten. Verteidigung, Behörden und Organisationen mit Sicherheitsauf- von hoher Qualität zur Verfügung stellt.
Galileo ist im Dezember 2016 in Betrieb gegangen. Bis 2021 wer- gaben sowie staatlich autorisierte zivile Nutzer ab.
den alle geplanten Dienste verfügbar sein. Galileo im Weltraum 24 in Betrieb – sechs als Ersatz
Die Signale des Notfalldienstes (Emergency Service – ES) war- Die Galileo-Konstellation besteht aus 30 Satelliten, die auf drei
Galileo bietet folgende Dienste: nen vor Naturkatastrophen oder anderen Notfällen in bestimmten Umlaufbahnen in rund 23.000 Kilometer Höhe um die Erde krei-
Der offene Dienst (Galileo Open Service – GOS) ist kostenlos für Gebieten. Im Falle eines Ausfalls der terrestrischen Mobilfunk-Not- sen. 24 Satelliten sind in Betrieb, sechs weitere dienen als Reserve.
jeden Nutzer und hauptsächlich für Anwendungen im Massenmarkt falldienste kann die Bevölkerung mit ES trotzdem großräumig infor- Sollte einer der regulären Satelliten gewartet werden oder ausfal-
vorgesehen. Zukünftig soll GOS auch über eine Authentifizierungs- miert und gewarnt werden. len, wird ein Reservesatellit sofort dessen Aufgabe übernehmen. Zwei Galileo-Kontrollzentren
funktion verfügen – die „Navigation Message Authentication” Die Anzahl der Satelliten und der Umlaufbahnen sowie ihre Flug-
(NMA). Navigationssignale werden dabei mit einer Art elektroni- Der Zeitgebungsdienst (Timing Service – TS) ist für Nutzer höhe wurden so gewählt, dass schon 24 Satelliten ausreichen, da-
schem Wasserzeichen versehen, sodass richtige von falschen gebührenfrei und stellt eine sehr exakte und robuste Referenzzeit mit die Galileo-Nutzer immer mindestens vier Satelliten empfangen
Galileo-Signalen unterschieden werden können. bereit. Sie ist mit der Weltzeit (UTC) gekoppelt, wodurch die Ver- können – egal, wo sie sich auf der Erde befinden.
wendung von Galileo-Zeitsignalen für alle Arten von zeitkritischen
Der Hochpräzisionsdienst (High-Accuracy Service – HAS) kann Anwendungen erleichtert wird. Galileo auf der Erde Fünf Galileo-Tracking- und -Kontrollstationen
gebührenfrei genutzt werden und ermöglicht mit Hilfe zusätzlicher Die Galileo-Bodenstationen übernehmen drei Hauptaufgaben. Ers-
Daten eine Positionsbestimmung von 20 Zentimeter Genauigkeit. Er Der Such- und Rettungsdienst (Search and Rescue Support tens überwachen und steuern sie die Satelliten auf ihren jeweiligen
ist in erster Linie für professionelle und kommerzielle Dienstleistun- Service – SAR) unterstützt das internationale Notrufsystem COSPAS- Umlaufbahnen. Zweitens kontrollieren und synchronisieren sie fort-
gen bestimmt. SARSAT. Die Galileo-Satelliten können die von Funkbarken gesende- laufend die Atomuhren an Bord der Satelliten. Drittens stellen sie
ten Notsignale erfassen und sie an Seenotretter weiterleiten. In sicher, dass die Navigationssignale für die offenen sowie verschlüs-
Der kommerzielle Signalauthentifizierungsdienst (Signal Au- umgekehrter Richtung können Rettungskräfte per „return link“ selten Dienste fehlerfrei laufen. Bei Bedarf werden Korrekturbefeh- Fünf Galileo-Uplink-Stationen
thentication Service – SAS) ist kostenpflichtig. Er zielt besonders auch Kontakt mit den Verunglückten aufnehmen. le an die Satelliten gefunkt. Die beiden Kontrollzentren am DLR-
auf professionelle und kommerzielle Anwender ab, die in besonde- Standort in Oberpfaffenhofen und in Fucino (Italien) für das Ge-
rem Maße auf die Zuverlässigkeit der Signale angewiesen sind. samtsystem, fünf Funkstationen für die Kommunikation mit den
Deshalb werden die Nutzer hier rechtzeitig vorgewarnt, sollten Satelliten, fünf sogenannte Telemetrie-Stationen zur Überwachung
Störungen auftreten, die die Genauigkeit der Signale verfälschen. der Satelliten und 13 Referenzstationen zur Kontrolle der Naviga
tionssignale bilden die Galileo-Infrastruktur am Boden.
13 Galileo-Sensorstationen
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Galileo –
ein dynamischer Wirtschaftsfaktor
Die Satellitennavigation hat weltweit enorme wirtschaftliche
Bedeutung erlangt. Das Potenzial für Wirtschaftswachstum,
USA 29 % 25 % Europa
Effizienzsteigerung und neue Arbeitsplätze ist aber bei Weitem
noch nicht ausgeschöpft. So liefert Galileo Impulse in drei ver-
schiedenen Marktsegmenten:
rund 50 Mrd. Euro rund 75 Mrd. Euro Anteil
Marktvolumen für Marktvolumen für am Umsatz der Das erste Marktsegment umfasst Entwicklung, Bau und Betrieb
Empfängertechnologie Navigations-, Positions- und Navigationsindustrie
der gesamten Infrastruktur – also der Satelliten im All und der
inklusive Software Zeitdienstleistungen im weltweiten
Vergleich zahlreichen Kontrollstationen auf der Erde. Die Europäische Union
Andere 7% investiert dafür rund eine Milliarde Euro pro Jahr. Dieses Geld
39 % Asien
fließt vor allem in die europäische Raumfahrt und Hightech-
Industrie.
Das zweite Marktsegment enthält den Bau und Vertrieb der
Galileo-Empfänger, deren Komponenten und der nötigen Soft-
ware. Nach Schätzungen der europäischen Global Navigation
Satellite Systems Agency (GSA) in Prag wurden allein im Jahr 2017
in diesem Marktsegment mehr als 50 Milliarden Euro weltweit
umgesetzt.
80 % 19,7 % 0,3 %
Von volkswirtschaftlich größter Bedeutung ist das dritte Marktseg-
Smartphones Navigationsgeräte Profigeräte
ment, die sogenannten nachgelagerten Dienste. Dort entsteht
= 93 % der Mehrwert durch die Nutzung der Galileo-Signale und durch
des Umsatzes für die Veredelung mit zusätzlichen Informationen – zum Beispiel aus
Anwendungen im der Erdbeobachtung. Der Umsatz hat hier bereits die Marke von
5,8 Mrd. Empfänger 2 Tage Ausfall = 1 Mrd. Euro Straßenverkehr
und LBS*
75 Milliarden Euro überschritten.
Anzahl von weltweit Schaden allein in Europa
verwendeten GNSS-Empfängern Navigationsdienstleistungen haben sich zu einem eigenständigen
und dynamischen Wirtschaftszweig entwickelt. Die Wachstums
raten sind seit Jahren auf konstant hohem Niveau. Galileo ist für
die digitale Wirtschaft der Zukunft eine Schlüsseltechnologie. Die
Weiterentwicklung der Galileo-Infrastruktur und die erfolgreiche
Vermarktung von Galileo- und EGNOS-Diensten ist eine große
GNSS Market Report, Issue 5, 2017 * Standortbasierte Dienste
(Location Based Service LBS)
Chance für den Technologiestandort Deutschland.
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Galileo – ein System mit vielfältigen Galileo-Satelliten übermitteln hochgenaue Zeit- und Positionssignale. warnt sogar vor Geisterfahrern, die uns auf derselben Spur entge- Hersteller: OHB System AG, Bremen
Startmasse: 730 kg
Diese beiden wichtigen Informationen öffnen uns im Alltag die Tür genkommen. Züge können genauer getaktet und so die Pünktlich- Größe: 2,7 m × 1,2 m × 1,1 m
Anwendungsmöglichkeiten
zu unzähligen und sehr vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten: keit verbessert werden. In der Landwirtschaft steigert sich der Ertrag Spannweite Solarpanels: 14,8 m
Leistung: 1,5 kW
Die Nutzung von Satellitennavigationssignalen ist fester Bestand- und die Kosten sinken, weil der Bauer den Einsatz von Düngemitteln
Lebensdauer: mehr als 12 Jahre
teil vieler Smartphone-Apps. Nur mit Galileo-Signalen kommt Geld präziser steuern kann. Beim Bau von Autobahnen und Bahntrassen Genauigkeit bei Positionsbestimmung: besser als 2 m
aus unseren Bankautomaten. Auch der Handel an unseren Börsen unterstützen die Satellitennavigationssignale bei der Vermessung der Genauigkeit der Galileo-Zeit: weniger als 8 Nanosekunden
Abweichung zur Weltzeit UTC
und der zuverlässige Stromfluss zu unseren Steckdosen sind von Sa- Bauflächen. Diese Beispiele zeigen: Satellitennavigation hilft uns da-
tellitensignalen abhängig. Flugzeuge und Schiffe sowie in naher Zu- bei, unseren Alltag zu meistern und sichert gleichzeitig kritische Inf-
kunft autonome Autos erreichen dank Galileo sicher ihr Ziel. Galileo rastrukturen wie die Aufrechterhaltung der Stromnetze und des
Finanzsektors.
Standortbasierte Dienste Zeitdienste und Synchronisation Straßenverkehr und autonomes Fahren Bahnverkehr Luftfahrt Schiffsverkehr Land- und Forstwirtschaft Vermessungswesen und Überwachung
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Standortbasierte Dienste
Unter dem Begriff Location Based Services (LBS), auch standortba- sein eigenes Fitnessprogramm verbessern. Auch „Geocacher“ su-
sierte Dienste genannt, sind alle Dienstleistungen zusammengefasst, chen und finden bei ihrer modernen Form der Schnitzeljagd ver-
die Positionsdaten nutzen. Zumeist laufen diese Anwendungen auf steckte Gegenstände anhand von geografischen Koordinaten, die
mobilen Geräten wie zum Beispiel Smartphones, Smartwatches ihnen von Satellitennavigationssignalen übermittelt werden. Auch
oder Tablets. Praktisch in jedem Smartphone steckt mittlerweile ein viele Digitalkameras haben mittlerweile solche Empfänger einge-
Empfänger für Satellitennavigationssignale. Daher hat auch fast je- baut. Sie können damit erkennen, wo sich der Fotograf gerade be-
der schon einmal standortbasierte Dienste genutzt. Das typischste findet und was er fotografiert. Diese Information wird dann auto-
Beispiel sind Apps, die Wegbeschreibungen erstellen können. Ein matisch in die Bildunterschrift eingetragen. Standortbasierte Dienste
weiteres sind bestimmte Handyspiele wie Pokémon-Go. Rund 800 können aber auch einen sehr ernsthaften Hintergrund haben. Viele
Millionen „Fans“ weltweit verknüpfen hier über Satellitennavigati- Notrufeinrichtungen greifen auf Satellitennavigationssignale zurück,
onssignale ihre virtuelle Spielwelt mit der realen Umgebung. Smart- um eine Person in Not zu finden und ihren Standort an die Ret-
watches zeichnen mit diesen Signalen die Trainingsleistung ihrer tungskräfte zu übermitteln. Marktanalysen zeigen, dass weltweit
Träger auf und werten sie damit aus. So kann jeder Sportbegeisterte über zwei Milliarden Geräte standortbasierte Dienste anbieten –
Tendenz steigend.
Porter/ESA
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Zeitdienste und Synchronisation
Zeit ist Geld – vor allem in der Navigation. Galileo-Satelliten senden Galileo-Zeitempfänger geben auch beim Mobilfunk den Takt vor,
hochgenaue und exakt synchronisierte Zeitsignale aus. Empfänger denn jeder Handybesitzer nutzt indirekt Zeitsignale. So werden Tele-
können daraus ihre Position, aber auch die Galileo-Systemzeit be- fongespräche, WhatsApp-Nachrichten oder ein Video-Stream in Da-
rechnen, die als Referenzzeit für vielfältige Anwendungen genutzt tenpakete zerlegt und in den Datenstrom eingefügt. Damit dieser
wird. Auch bei kritischen Infrastrukturen wie den modernen Finanz-, Strom nicht abreißt, müssen alle Mobilfunkantennen im Gleichtakt
Kommunikations- und Energienetzen sind diese Zeitsignale und die Daten senden und empfangen. Heutige Netzwerke arbeiten mit
Synchronisation durch Galileo-Satelliten fester Bestandteil für den dem 4G-Standard. Mit dem zukünftigen 5G werden die Ansprüche
zuverlässigen und sicheren Betrieb. Im Börsenhandel bekommt zum an die zeitliche Präzision nochmals steigen. Hier sind dann Galileo-
Beispiel jede Transaktion über diese Signale einen Zeitstempel. Mit Zeitsignale genauso taktgebend wie bei der Synchronisation von
seiner Hilfe wird sichergestellt, dass auch im weltweit vernetzten Energienetzen, in die konventionelle Großkraftwerke, Windparks,
Hochgeschwindigkeitshandel immer die Reihenfolge von Verkauf aber auch Tausende Photovoltaikanlagen ihren Strom einspeisen.
und Kauf eingehalten wird. Ohne einheitliche Synchronisation der Um diese Verbundnetze nicht zu überlasten, muss der Strom syn-
Börsen könnten Aktienpapiere schon weiterverkauft werden, bevor chron zur Netzfrequenz einfließen. Auch müssen die Netzwerke flä-
der Handel abgeschlossen ist. Kursentwicklungen würden so völlig chendeckend und in Echtzeit überwacht werden. Nur dann können
aus dem Ruder laufen. Leistungsspitzen oder Kurzschlüsse schnell entdeckt und behoben
werden. Am einfachsten geht das mit Galileo-Zeitsignalen, die so
zur Voraussetzung für das integrierte Stromnetz (Smart Grid) der Zu-
kunft und zu einem wichtigen Baustein der Energiewende werden.
Adobe Stock,bohbeh
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Straßenverkehr und autonomes Fahren
Im Straßenverkehr gehören Navigationsgeräte zur Standardausrüs- Um Wartezeiten im Stau zu vermeiden, senden einige Empfänger
tung und zählen bei vielen Autos und Nutzfahrzeugen zur Serien- ihren Standort an die Herstellerfirmen. Aus diesen und weiteren In-
ausstattung. Sie bestimmen klassisch die Position des Fahrzeugs und formationen wird dann die aktuelle Verkehrsdichte und Stausitua
führen die Insassen sicher zum Ziel. Daneben gibt es aber zahlreiche tion bestimmt und per Mobilfunk an die Nutzer zurückgesendet, da-
innovative Anwendungen. Logistikunternehmen können beispiels- mit das Navi Alternativrouten vorschlagen kann. Zudem muss seit
weise den Standort ihrer Fahrzeuge fortlaufend überwachen und dem 31. März 2018 in allen neuen europäischen Autos und leichten
den nächsten Transportauftrag entsprechend planen. Bei Gefahrgut- Nutzfahrzeugen „eCall“ eingebaut sein. Bei Unfällen werden auto-
transporten wird auch der Zustand der Ladung jederzeit übertragen. matisch der Unfallort sowie die Fahrtrichtung an die nächste Ret-
Empfänger für professionelle Nutzer zeichnen die gefahrene Weg- tungsleitstelle übermittelt. Gleichzeitig wird per Mobilfunk die Not-
strecke und Geschwindigkeit auf, woraus sich der tatsächliche Ver- rufnummer gewählt und Rettungsmaßnahmen eingeleitet. So soll
schleiß der Fahrzeuge ermitteln lässt. Wartungsintervalle werden so „eCall“ die Zahl der Verkehrstoten in der EU deutlich senken. Damit
bedarfsgerecht geplant und Pannen vermieden. Dies alles hilft Logis- Fahrzeuge in einigen Jahren autonom fahren können, muss der
tikunternehmen, ihr Flottenmanagement zu verbessern. Bordcomputer den absoluten Standort des Fahrzeugs kennen. Im
Zusammenspiel mit hochgenauen und brandaktuellen digitalen Kar-
Viele Mautsysteme wie das deutsche Toll Collect bauen auf Satelli- ten weiß der Autopilot, wann die nächste Kreuzung kommt oder ob
tennavigationsdaten auf. Eine On-Board-Unit (OBU) bestimmt die die vorausliegende Baustelle ein- oder zweispurig angelegt ist. Wäh-
Position des Fahrzeugs und übermittelt die gefahrene Wegstrecke rend der Fahrt erhöhen dann die Satellitensignale durch die stetige
per Mobilfunk an ein Rechenzentrum. Dort werden die zurückgeleg- Positionskontrolle die Sicherheit beim Fahren.
ten Kilometer berechnet und der Mautbetrag in Rechnung gestellt.
DLR
16 17Bahnverkehr
Der Einsatz von Satellitennavigationssignalen im Bahn- und Güter- kehr weit verbreitet. So werden Passagiere dank Unterstützung aus
verkehr ist nicht ganz einfach. So gibt es entlang von Eisenbahnstre- dem All über die genaue Ankunftszeit ihres Zuges am nächsten
cken in bergigen Regionen Schwierigkeiten, die Satellitensignale un- Bahnhof via Smartphone und App informiert. Im Güterverkehr sind
gestört zu empfangen. In Tunneln oder überdachten Bahnhöfen viele Waggons mit kleinen, kompakten Empfängern und Mobil-
reißt der Empfang komplett ab. Verlässt ein Zug einen Tunnel, ver- funksendern ausgestattet, sodass die Leitstelle immer die aktuelle
gehen mitunter kostbare Sekunden, bis das Satellitensignal wieder Position der Güterwaggons und die gefahrenen Kilometer kennt. Ei-
sicher erfasst wird. Besonders bei Hochgeschwindigkeitszügen wie senbahnspediteure verbessern so den Einsatz ihres Fuhrparks, pla-
dem ICE ist das problematisch. Ebenso muss die Genauigkeit und nen bedarfsgerechte Wartungsarbeiten und sparen so durch inno-
Zuverlässigkeit der Positionsberechnung sehr hoch sein, denn auf vative Satellitentechnologie Kosten ein.
vielen Bahnstrecken in Deutschland liegen die Gleise nur 3,5 Meter
auseinander. Ohne exakte Positionsbestimmung kann niemand ent- Die Europäische Eisenbahnagentur (ERA) hat in Zusammenarbeit
scheiden, ob zwei entgegenkommende Züge einander gefahrlos mit der Europäischen Global Navigation Satellite System (GNSS-)
passieren oder womöglich kollidieren werden. Daher wurden Navi- Agentur (GSA) mehrere weiterführende Studien in Auftrag gege-
gationssignale bisher nicht für sicherheitsrelevante Anwendungen ben. Es wird untersucht, wie GNSS-Technologie zukünftig die ho-
im Bahnverkehr eingesetzt. Mit Galileo soll sich das nun ändern. hen Sicherheitsanforderungen im Bahnverkehr erfüllen und dann
Dennoch sind bisherige Satellitenempfänger auch im Eisenbahnver- uneingeschränkt genutzt werden kann.
Deutsche Bahn
18 19Luftfahrt
In der kommerziellen Luftfahrt werden Satellitennavigationsempfän- schlechter Sicht zwei Maschinen gefährlich an, wird das rechtzeitig
ger vornehmlich in drei Bereichen eingesetzt: dreidimensionale Navi- erkannt und die Piloten können Ausweichmanöver einleiten. Da die
gation im Luftraum (Performance Based Navigation, PBN), automati- ADS-B-Signale auch im Weltraum empfangen werden, lassen sich
sche Positionsübermittlung (Automatic Dependent Surveillance – Flugbewegungen auch über den Ozeanen überwachen. So ist es
Broadcast, ADS-B) und in Notfallsendern (Emergency Locator Trans- heute so gut wie ausgeschlossen, dass ein modernes Flugzeug spur-
mitter, ELT). In vielen Passagierflugzeugen unterstützen diese Geräte los verschwindet. Auch ELT-Notfallsender mit eingebauter Positions-
sowohl Piloten als auch Autopiloten während des Strecken- und bestimmung gehören seit dem Jahr 2016 zur Pflichtausrüstung von
Landeanflugs. Die Anforderung an die Navigationsgeräte bezüglich Flugzeugen, die mehr als sechs Passagiere befördern. Sollte es zu ei-
Genauigkeit, Verlässlichkeit und Verfügbarkeit ist dabei besonders nem Unfall kommen, übermittelt der Notfallsender die Position des
hoch. Satellitennavigation ist dann besonders vorteilhaft, wenn die havarierten Flugzeugs und leitet Rettungskräfte schnell zum Un-
Wetterbedingungen schwierig sind oder Flugplätze angeflogen wer- glücksort. Bei kleineren Maschinen sind diese Notfallsender nicht
den, die nicht mit bodengestützten Leitsystemen ausgestattet sind. vorgeschrieben, dennoch haben viele Piloten häufig tragbare Geräte
Das ADS-B-System an Bord vieler Flugzeuge bestimmt ebenfalls über dabei. In den letzten Jahren gab es einen großen Boom bei unbe-
Satellit die Position, Flugrichtung und Fluggeschwindigkeit. Diese mannten Fluggeräten. Heute sind diese Drohnen die größte Gruppe
Daten werden anschließend an alle Maschinen in der Nähe sowie von Luftfahrzeugen, die Satellitennavigationssignale nutzen.
die Flugsicherung am Boden gefunkt. Nähern sich zum Beispiel bei
Julian Herzog (CC-BY 4.0)
20 21Schiffsverkehr
Im modernen Schiffsverkehr ist die Satellitennavigation auf hoher See, zonen eindringen. Wenn ein Schiff in Seenot gerät, kann der Hava-
in Häfen und auf Binnenwasserstraßen nicht mehr wegzudenken. In rist zielgenau und ohne Zeitverlust angesteuert werden. Der Markt
der kommerziellen Schifffahrt sind heute aus Sicherheitsgründen bietet auch tragbare Geräte an. Sollte jemand in stürmischer See
praktisch alle Schiffe mit solchen Navigationsgeräten ausgerüstet. oder bei Nacht über Bord gehen, können Seenotretter ihn mit die-
Aber auch kleine Privatsegelboote und -jachten haben sehr häufig sem Gerät sehr viel schneller und zuverlässiger als bisher orten. Sei-
Satellitennavigationsgeräte an Bord. Zusammen mit digitalen See- ne Überlebenswahrscheinlichkeit steigt dadurch erheblich. Fast alle
karten ist diese Technologie so zu einer der tragenden Säulen in der Galileo-Satelliten empfangen auch Notrufe über das internationale
modernen Schifffahrt geworden. Positionsdienste ermitteln fortlau- Seenotrufsystem COSPAS-SARSAT und retten damit im Durch-
fend den aktuellen Standort und funken ihn zusammen mit der schnitt sechs Menschenleben pro Tag. Da auf See geografische Ori-
Schiffskennung an Boote, Hafenbehörden oder die Küstenwache. entierungspunkte fehlen, ist die Satellitennavigation die ideale
So halten auch auf dicht befahrenen Wasserstraßen oder bei Technologie, um höchste Präzision bei jeder Witterung, Jahreszeit
schlechter Sicht alle Verkehrsteilnehmer die nötigen Sicherheitsab- und in jedem Seegebiet zu gewährleisten. Deshalb unterstützt Gali-
stände zueinander ein. In vielen großen Überseehäfen werden Posi- leo auch die Planung und Ausführung von maritimen Bauvorhaben
tionsdienste eingesetzt, um Lade- und Entladevorgänge zentral zu wie Hochseepipelines für Öl und Gas, Unterwasserkabel für Strom
überwachen. Ebenso werden große Seegebiete kontrolliert, um und Telekommunikationsübertragungen oder den Bau der großen
nicht registrierte Schiffe schnell zu identifizieren – beispielsweise Windparks vor den europäischen Küsten.
Fischfangschiffe, die unerlaubt in fremde Gewässer oder Schutz
Ingo Bölter/HHM
22 23Land- und Forstwirtschaft
In der Land- und Forstwirtschaft steigt stetig der Bedarf an Navigati- teln oder Bewässerung an den richtigen Stellen ausgebracht wer-
onsdiensten, um Arbeitsabläufe, den Betrieb des Maschinenparks den. Per Mobilfunk und „Global Navigation Satellite System (GNSS-)
sowie die Dosierung von Pflanzenschutzmitteln, Dünger und Treib- Tracker“ können Viehbauern jederzeit den genauen Standort ihrer
stoff zu verbessern – bei gleichbleibendem Ertrag und Qualität. Tiere abfragen und so „virtuelle Zäune“ aufbauen – ganz ohne Sta-
Land- und Forstwirte senken so vor allem ihre Betriebskosten. Zu- cheldraht oder Elektrokabel. Nähert sich zum Beispiel eine Kuh dem
dem werden die negativen Umwelteinflüsse wie die Chemikalienbe- Rand der Weide, so gibt der GNSS-Tracker, in dem die Weidemaße
lastung von Ackerböden und Grundwasser, Bodenverdichtung und gespeichert sind, zunächst ein Warnsignal und beim Erreichen des
Erosion verringert. In der Forstwirtschaft wird das empfindliche Öko- virtuellen Zauns einen elektrischen Impuls ab. Das spart erhebliche
system Wald durch effektive Arbeitsabläufe bestmöglich geschont. Kosten für den Bau und Unterhalt von klassischen Weidezäunen ein
Navigationsgeräte steuern Traktoren und Erntemaschinen Tag und und macht die Weidewirtschaft flexibler, weil Flächen sehr schnell
Nacht sowie bei Nebel präzise auf ihren Bahnen, ohne dass Lücken und unkompliziert verschoben, ausgeweitet oder verringert werden
oder Überlappungen entstehen. Das beschleunigt Arbeitsabläufe, können. In der Forstwirtschaft verbessern Satellitensignale die Hol-
erhöht die Auslastung des Maschinenparks und verbessert die Er- zernte der „Harvester“. Forstwirte können so zum Beispiel Rücke-
tragskontrolle. Kombiniert man Satellitennavigation mit Erdbeob- gassen im Wald einmessen und die Position erntereifer Bäume in ih-
achtungsdiensten, können Düngebedarf, Schädlingsbefall und Bo- re digitalen Waldkarten eintragen. Damit findet der Harvesterfahrer
denfeuchtigkeit auf den Quadratmeter genau ermittelt und dann dann zielgenau die zum Fällen ausgewählten Bäume, ohne dabei
dank Galileo die richtige Dosierung von Dünger, Pflanzenschutzmit- den empfindlichen Waldboden unnötig zu zerstören.
DLR
24 25Vermessungswesen und Überwachung
Die verlangte Genauigkeit macht das Vermessungswesen zum an- Erdarbeiten eingesetzt werden, verfügen heute zumeist über Satelli-
spruchsvollsten Anwendungsbereich der Satellitennavigation. Da die tenunterstützung. Damit lassen sich Steine, Sand, Geröll oder Erde
Anwender für Vermessungstechnik aber fast ausschließlich kommer- genau dort abtragen oder aufschütten, wo es nötig ist. Geländepro-
zielle Nutzer sind, verfügt dieses Marktsegment auch über große file werden so viel schneller und genauer als in der Vergangenheit
Kaufkraft. Dementsprechend kommen viele Innovationen erstmals modelliert. Diese Arbeit kann heute dank Galileo ohne erfahrene
hier zum Einsatz. Sobald die Stückkosten für die neuen Geräte sin- Spezialisten von einfachen Maschinenführern ausgeführt werden.
ken, folgen weitere Marktsegmente und erreichen schließlich den Im Bergbau unterstützt Satellitennavigation die Planungsarbeiten.
Endkunden im Massenmarkt. Heute kommt keine moderne Baustel- Die Erschließung der Lagerstätten und der fortschreitende Aushub
le ohne präzise Vermessungstechnik aus. Jede neue Verkehrstrasse, erfordern genaue Geländekenntnisse. Alle Arbeiten müssen sich an
ob für Bahn oder Straße, wird mit Satellitennavigations-Positionsge- den geologischen Gegebenheiten ausrichten. Bei großen und tiefen
räten vermessen. Auch der Grundriss von neuen Gebäuden muss Tagebauten muss insbesondere die Stabilität der Hänge und Ab-
exakt eingemessen werden. Mit zunehmendem Baufortschritt wer- raumhalden durch exakte Messungen immer wieder überprüft wer-
den Referenzpunkte immer wieder überprüft. Baumaschinen, die für den. So sorgt Galileo für mehr Sicherheit und Präzision im Bergbau.
Alamy Stock Photo, jmguyon
26 27Galileo –
EGNOS heute und in Zukunft sicher ans Ziel kommen
EGNOS – was ist das? EGNOS – wozu nutzt man es? Viele Menschen kommen täglich mit Galileo-Diensten in Kontakt – zise arbeiten, resistent gegenüber Störungen und zertifiziert für
ob direkt oder indirekt, im privaten oder im beruflichen Umfeld. Sicherheitsanwendungen sind. Denn Galileo soll auch weiterhin in
Das erste globale Satellitennavigationssystem, das nicht nur vom Geeignete Navigationsgeräte können neben GPS- und Galileo- zu- Galileo spielt daher in Wirtschaft und Gesellschaft der Gegenwart Ergänzung und als vollwertige Alternative zu den übrigen globalen
Militär, sondern auch zivil verwendet werden konnte, war das sätzlich EGNOS-Signale (European Geostationary Navigation Overlay eine wichtige Rolle, die in der Zukunft noch bedeutender werden Satellitennavigationssystemen genutzt werden.
US-amerikanische Global Positioning System (GPS). Die Nutzung von Service) empfangen. Dank EGNOS-Unterstützung erreichen sie damit wird. Die Anforderungen an Galileo sind dabei nicht statisch, son-
GPS hatte allerdings einige Einschränkungen. Insbesondere war der eine Genauigkeit von unter einem Meter. Darüber hinaus informiert dern verändern sich. Aus diesem Grund wird Galileo stetig verbes- Je mehr Menschen, Unternehmen, Organisationen und staatliche
„zivile Baustein“ sehr ungenau. Der Positionsfehler war mitunter so EGNOS die Nutzer sofort, sollte GPS oder Galileo plötzlich gestört sert und ausgebaut. Im Fokus stehen dabei immer die Anwender. Einrichtungen Galileo verwenden, umso häufiger kommt es zu
groß, dass GPS für viele Anwendungen gänzlich ungeeignet war. sein und die Navigationssignale dadurch unzuverlässig werden. Da- Störversuchen. Aufgrund dieser Erfahrung steht auch in Zukunft
Daher beschloss Europa, ein System zu entwickeln, mit dessen Hilfe mit ist dieser Service besonders für Anwendungen geeignet, bei de- Die Planungs- und Entwicklungsarbeiten für die zweite Generation die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Galileo-Signale an oberster
die Fehler des zivilen US-Systems ausgeglichen werden können. Aus nen der Schutz von Menschenleben im Fokus steht – zum Beispiel in von Galileo haben bereits begonnen. Die Navigationsdienste sollen Stelle. In der Europäischen Union herrscht große Einigkeit darüber,
dieser Initiative ist der „European Geostationary Navigation Overlay der Luftfahrt. In diesem sehr dynamischen Umfeld könnten auch ge- zukünftig noch genauer werden, weltweit leicht zu empfangen sein Galileo weiterhin gemeinsam zu betreiben und zusammen weiter-
Service“ – kurz EGNOS – hervorgegangen. Ein Netz von Bodenstati- ringe Navigationsfehler schnell fatale Folgen haben. Beim Landean- und unterbrechungsfrei zur Verfügung stehen. Auch das Spektrum zuentwickeln. Das dafür nötige Budget wird wie bisher aus dem
onen in Europa bestimmt die Fehler von GPS, berechnet Korrektur- flug zum Beispiel muss die Position in allen drei Raumrichtungen – an Dienstleistungen wird weiter ausgebaut – für Anwendungen im Finanzhaushalt der Europäischen Union kommen. Voraussichtlich
daten und funkt diese an einen Satelliten im geostationären Orbit. Länge, Breite und Höhe – exakt stimmen, damit das Flugzeug Massenmarkt ebenso wie für Spezialisten. Galileo soll Navigations- circa Mitte 2025 starten die Satelliten der neuesten Generation.
Von dort aus werden die Korrekturdaten über ganz Europa abge- punktgenau auf der Landebahn aufsetzt. empfänger unterstützen, die besonders einfach gebaut sowie leicht Nahtlos und für uns Nutzer unmerklich werden sie die erste Gene-
strahlt. Derzeit verbessert EGNOS ausschließlich GPS-Signale. In Zu- und energiesparend sind, aber auch Hightech-Geräte, die hochprä- ration ablösen und Galileo zu einer wichtigen Infrastruktur des
kunft wird auch Galileo integriert werden. Zwar ist die Genauigkeit 21. Jahrhunderts machen.
von Galileo schon sehr hoch, kann aber mit EGNOS weiter verbes-
sert werden.
28 31Europäische Kommission
www.ec.europa.eu/galileo www.ec.europa.eu/egnos
European Global Navigation Satellite Systems Agency
www.gsa.europa.eu
EGNOS Partner und Links Galileo Service Centre GSC
www.gsc-europa.eu
EGNOS – was ist das? EGNOS – wozu nutzt man es? Galileo ist ein europäisches Projekt. Auftraggeber von Galileo ist
EGNOS-Sender auf drei Satelliten die Europäische Union. Die europäische Global Navigation Satellite
Europäische Weltraumorganisation
Das erste globale Satellitennavigationssystem, das nicht nur vom Geeignete Navigationsgeräte können neben GPS- und Galileo- zu- Systems Agency (GSA) ist für den Betrieb und für die Vermarktung
Militär, sondern auch zivil verwendet werden konnte, war das sätzlich EGNOS-Signale (European Geostationary Navigation Overlay der Galileo-Dienste verantwortlich. Die europäische Weltraumorga- www.esa.int
US-amerikanische Global Positioning System (GPS). Die Nutzung von Service) empfangen. Dank EGNOS-Unterstützung erreichen sie damit nisation ESA ist für die technische Entwicklung und den Aufbau
GPS hatte allerdings einige Einschränkungen. Insbesondere war der eine Genauigkeit von unter einem Meter. Darüber hinaus informiert des Galileo-Gesamtsystems zuständig. In Deutschland kümmert
„zivile Baustein“ sehr ungenau. Der Positionsfehler war mitunter so EGNOS die Nutzer sofort, sollte GPS oder Galileo plötzlich gestört sich das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur
groß, dass GPS für viele Anwendungen gänzlich ungeeignet war. sein und die Navigationssignale dadurch unzuverlässig werden. Da- Vier EGNOS-Kontrollzentren federführend um alle Galileo-Angelegenheiten. Das Bundesminis- EGNOS-Portal
Daher beschloss Europa, ein System zu entwickeln, mit dessen Hilfe mit ist dieser Service besonders für Anwendungen geeignet, bei de- terium für Wirtschaft und Energie fördert Technologieentwicklun-
www.egnos-portal.eu
die Fehler des zivilen US-Systems ausgeglichen werden können. Aus nen der Schutz von Menschenleben im Fokus steht – zum Beispiel in gen für Galileo. Beide Ministerien werden dabei vom DLR Raum-
dieser Initiative ist der „European Geostationary Navigation Overlay der Luftfahrt. In diesem sehr dynamischen Umfeld könnten auch ge- fahrtmanagement unterstützt.
Service“ – kurz EGNOS – hervorgegangen. Ein Netz von Bodenstati- ringe Navigationsfehler schnell fatale Folgen haben. Beim Landean-
onen in Europa bestimmt die Fehler von GPS, berechnet Korrektur- flug zum Beispiel muss die Position in allen drei Raumrichtungen –
daten und funkt diese an einen Satelliten im geostationären Orbit. Länge, Breite und Höhe – exakt stimmen, damit das Flugzeug Sechs EGNOS-Uplink-Stationen Galileo-Navipedia
Von dort aus werden die Korrekturdaten über ganz Europa abge- punktgenau auf der Landebahn aufsetzt. https://gssc.esa.int/navipedia/
strahlt. Derzeit verbessert EGNOS ausschließlich GPS-Signale. In Zu-
kunft wird auch Galileo integriert werden. Zwar ist die Genauigkeit
von Galileo schon sehr hoch, kann aber mit EGNOS weiter verbes-
sert werden.
Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur
www.bmvi.de
40 EGNOS-Sensorstationen
DLR Raumfahrtmanagement
http://s.dlr.de/w7ai
28 29Galileo_D_6/2019
Das DLR im Überblick
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist das Forschungszentrum der Bun-
desrepublik Deutschland für Luft- und Raumfahrt. Seine umfangreichen Forschungs- und
Entwicklungsarbeiten in Luftfahrt, Raumfahrt, Energie, Verkehr, Sicherheit und Digitalisie-
rung sind in nationale und internationale Kooperationen eingebunden. Über die eigene
Forschung hinaus ist das DLR als Raumfahrtagentur im Auftrag der Bundesregierung für
die Planung und Umsetzung der deutschen Raumfahrtaktivitäten zuständig. Diese Aufga-
be wurde an das DLR Raumfahrtmanagement übertragen. Zudem fungiert das DLR als
Dachorganisation für einen der größten Projektträger Deutschlands.
In den 20 Standorten Köln (Sitz des Vorstands), Augsburg, Berlin, Bonn, Braunschweig,
Bremen, Bremerhaven, Dresden, Göttingen, Hamburg, Jena, Jülich, Lampoldshausen,
Neustrelitz, Oberpfaffenhofen, Oldenburg, Stade, Stuttgart, Trauen und Weilheim be-
schäftigt das DLR circa 8.200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Das DLR unterhält Büros
in Brüssel, Paris, Tokio und Washington D.C.
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Herausgeber:
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)
Anschrift:
DLR Raumfahrtmanagement
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Telefon: 0228 447-0
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