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CineX

Ersetzt Satelitennavigation die Bodengestützte Navigation vollständig?

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Hallo zusammen,

 

gleich zu beginn starte ich mit einer technischen Frage die mich brennend interessiert :) Gerade in letzter Zeit lese ich immer mal wieder, dass es zu Problemen mit Drehfunkfeuer (VOR) und geplanten Windkraftanlagen kommt. Die WKA´s können das Signal reflektieren und stören. Es wird argumentiert, dass die Navigation vom Boden aus langfristig durch Satellitengestützte Navigation ersetzt wird, sprich die VOR´s nicht mehr benötigt werden.

 

Meine Frage: Ist das wirklich realistisch? Kann wirklich auch in ferner Zukunft zu 100% auf Bodennavigationsanlagen verzichtet werden? Im Normalbetrieb arbeitet GPS super, aber alle Satelliten haben das Problem, dass sie sich ausserhalb des schützenden Erdmagnetfeldes befinden. Es ist daher durchaus wahrscheinlich dass Sonnenstürme die GPS Signale für eine gewisse Zeit stören können. Das ist ja ein durchaus realistisches Szenario und wie man in Wikipedia lesen kann auch bereits passiert. Daher würde mich einfach mal interessieren ob Bodennavigation nicht doch zumindest als Backup weiterhin sinnvoll ist?

 

Liebe Grüsse :)

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 Im Normalbetrieb arbeitet GPS super, aber alle Satelliten haben das Problem, dass sie sich ausserhalb des schützenden Erdmagnetfeldes befinden. Es ist daher durchaus wahrscheinlich dass Sonnenstürme die GPS Signale für eine gewisse Zeit stören können. Das ist ja ein durchaus realistisches Szenario und wie man in Wikipedia lesen kann auch bereits passiert.

 

Diese Gefahr ist für mich durchaus nicht von der Hand zu weisen. Vielmehr Gedanken sollten wir uns aber darüber machen, dass die Amerikaner wenn sie es für notwendig halten von der "selected availability"-Funktion Gebrauch machen und GPS damit quasi vollständig vom Netz nehmen können. Vollständig abhängig von satellitengestützter Navigation sollten wir uns deshalb vorsorglich erst dann machen wenn es eine (europäische) Alternative gibt, die keinen militärisch-strategischen Interessen dient.

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Stimmt, an die Abschaltmöglichkeit habe ich noch garnicht gedacht die ist ja ebenfalls gegeben. Wobei ja alleine eine Störung des Signals durch Sonnenwinde bereits ausreichen würde. Dann bist du auch der Meinung, dass man ein Bodennavigationssystem wie VOR weiterhin betriebsbereit halten sollte? Die DFS sieht das ja zum Glück ähnlich :)

 

 

Aus Sicherheits- und Redundanzgründen gehen wir zudem davon aus, dass wir auch in der Zukunft zumindest ein „Backup-Netzwerk“ an terrestrischer Infrastruktur vorhalten werden. trans.gif

http://www.dfs.de/dfs_homepage/de/Flugsicherung/Umwelt/Windkraft/

 

Liebe Grüsse :)

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Stimmt, an die Abschaltmöglichkeit habe ich noch garnicht gedacht die ist ja ebenfalls gegeben. Wobei ja alleine eine Störung des Signals durch Sonnenwinde bereits ausreichen würde.

"glücklicherweise" ist die zentrale Aufgabe der US GPS Satelliten den Trident D5 tragenden strategischen U-Booten die nötige Präzision zu geben, um jederzeit counterforce Schläge durchführen zu können. Entsprechend gehärtet sind auch die Satelliten und entsprechend robust ist auch das GPS Signal. Geht ja nicht das der 3. Weltkrieg verschoben werden muss weil die Sonnenfleckenaktivität im Moment nicht sonderlich Sat-freundlich ist.

Wenn Sonnenwinde so start sind das GPS tatsächlich nicht mehr funktioniert, dann wird es für Funk ganz allgemein eher duster sein und der zivile Luftverkehr insgesamt wohl besser am Boden bleiben.

 

Mit freundlichen Grüßen

Thomas

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Die Amis haben übrigens noch ganz andere Abschaltmöglichkeiten. An allen Internet-Knoten, an denen die NSA mitlauscht, können sie auch problemlos "den Schalter umlegen" und die gesamte Kommunikation lahmlegen. Dazu dann noch ICANN & Co auf die sie direkten Einfluss haben und alle US-Unternehmen, ohne die im Bereich Internet fast gar nichts geht können in die Pflicht genommen werden...

 

Da heutzutage kaum noch direkte Datenleitungen existieren und selbst das Telefonnetz mehr und mehr "IP Only" wird, wäre es sehr spannend, was an Flugsicherung noch funktioniert, wenn die Amerikaner mal diese Karte gegen ein Land ausspielen...

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Okay lassen wir mal düstere und böse Kriesgzenarien ausser acht, denn dann hat man andere Probleme als die zivile Luftfahrt da dann die Reisebereitschaft sicherlich gegen null geht ^^ Im Artikel zum GPS auf Wikipedia habe ich folgende Interessante Stelle entdeckt:

 

 

2006 entdeckte Alessandro Cerruti von der amerikanischen Cornell University, dass GPS durch Sonneneruptionen gestört werden kann. In den vergangenen Jahren waren diese – und die damit verbundenen geomagnetischen Stürme – wenig ausgeprägt, sie sollen jedoch bis 2014 wieder zunehmen.

Also soooo unrealistisch ist das Szenario nicht. Es muss ja kein kompletter Ausfall stattfinden, bei einem "Autoland" Manöver durch den Autopilot würde ja eine Abweichung von wenigen Metern zum Problem werden während man in einem KFZ Navi das Problem aufgrund der geringeren Auflösung womöglich garnicht bemerkt . Irgendwo meine ich gelesen zu haben, dass 2006 mal irgerndwo der Flugverkehr umgeleitet wurde wegen GPS Problemen im Zusammenhang mit der Sonnenaktivität. Klar ab einer gewissen Stärke des Sonnenwindes werden auch terrestrische Anlagen gestört aber ich kann mir vorstellen, dass diese aufgrund der schützenden Atmosphäre zumindest toleranter sind gegenüber Störungen der Ionosphäre. Daher wäre ein vorhaltern der terrestrischen Navigationssysteme für Backupzwecke nicht ganz verkehrt... Hmmm Physiker sind nicht zufällig hier ? :D

 

Liebe Grüsse :)

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Es muss ja kein kompletter Ausfall stattfinden, bei einem "Autoland" Manöver durch den Autopilot würde ja eine Abweichung von wenigen Metern zum Problem werden während man in einem KFZ Navi das Problem aufgrund der geringeren Auflösung womöglich garnicht bemerkt .

Für ein "Autoland" genügt normales GPS eh nicht, da muss man schon Korrekturdaten einbinden (z.B. D-GPS).

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Auch wieder wahr ^_^  Allerdings kommt der Auopilot ja auch hier nicht ohne Bodensignale wie Localizer und Glideslopes aus. Oder lässt sich das theoretisch auch aus GPS Daten ableiten?

 

Liebe Grüsse

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Super, vielen Dank :) Dann wäre ja theoretisch eine 100%tige Navigation über Satelliten möglich.

 

Liebe Grüsse :)

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Da heutzutage kaum noch direkte Datenleitungen existieren und selbst das Telefonnetz mehr und mehr "IP Only" wird, wäre es sehr spannend, was an Flugsicherung noch funktioniert, wenn die Amerikaner mal diese Karte gegen ein Land ausspielen...

Hilft nicht wirklich, zum einen ist das Internet Protokoll-seitig darauf ausgelegt gut mit einem Knotenausfall umgehen zu können, zum anderen ist, zumindest in Ländern mit ausreichend eigenen Infrastruktur, die Routing-Struktur recht fix angepasst. Das wäre ärgerlich für Otto-Normal Nutzer, ich würde doch hoffen das kritische Systeme mit einem Dienstleister vernetzt werden der auch QoS Anforderungen für solche Anwendungen genügen kann.

Das abkoppeln des gewöhnlichen Internets wäre auch so in vielen Staaten wohl drastisch, ich wäre aber überrascht wenn Systeme wie die Flugsicherung davon betroffen wären.

 

Gruß

Thomas

Also soooo unrealistisch ist das Szenario nicht.

Hat er zufällig auch bewertet wie sich derart heftige Sonnestürme auf ILS, VOR, Flugfunk etc. pp. auswirken?

 

Gruß

Thomas

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Hat er zufällig auch bewertet wie sich derart heftige Sonnestürme auf ILS, VOR, Flugfunk etc. pp. auswirken?

 

Gruß

Thomas

 

Leider nein, es ging hier leider primär nur um GPS. Man müsste mal einen Physiker fragen in wie weit die Atmosphäre hier dämpfend wirkt und in wie weit dahingehend VOR, etc... toleranter ist. Aber offenbar verlässt sich auch die DFS nicht alleine auf Satelliten, da es das vorhalten der Bodennavigationssystem mit Redundanz begründet.

 

Liebe Grüsse :)

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ich würde doch hoffen das kritische Systeme mit einem Dienstleister vernetzt werden der auch QoS Anforderungen für solche Anwendungen genügen kann.

 

 

Das hoffe ich auch und hoffe, dass man aus dem Unglück von Überlingen, bei dem bei der Flugsicherung neben etlichen anderen Systemen nicht mal das Telefon funktionierte, der Betrieb aber trotzdem weiterging, gelernt hat.

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Geht:

 

Nur das es sich dabei um einen Nichtpräzisionsanflug handelt. Der geht schon lange auf Basis von GPS, früher als GPS approach, heute als RNAV, RNP AR, RNAV (GNSS). Präzisionsanflug geht auch, dann handelt es sich aber um einen GLS Anflug für den es bodenseitige Infrastruktur braucht, den Korrektursender der auch die Anfluggeometrie aussendet. Ist aber immer noch was anderes als ILS etc. da es auf (korrigierten) GPS Signalen beruht. Damit ist problemlos auch Autoland möglich, zugelassen ist es aber bisher nur bis CAT I und kaum verbreitet, in Europa bisher gerade mal in Bremen im Regelbetrieb und im Aufbau in Frankfurt und München, Malaga betreibt seit Jahren eine Teststation die auch besser funktioniert als die dortigen ILS, aber als primäres Navigationsmittel darf man diese Station nicht benutzen.

 

SA ist seit 2000 abgeschaltet und bleibt es auch, alle seit 2007 beschafften GPS Satelliten haben das Feature gar nicht mehr. Trotzdem sind GPS Signale natürlich Störungen unterworfen, zum einen den oben erwähnten geomagnetischen Stürmen, denen es aufgrund des Frequenzbereichs, der schwachen Signale und der grösseren Entfernung bis zum Empfänger deutlich stärker ausgesetzt ist als VHF/UHF für normale Kommunikation und/oder VOR/DME/ILS. Zum anderen ist aber GPS auch recht einfach großflächig mit günstigen Jammern zu stören und mit einigem mehr Aufwand sogar zu fälschen, das führt immer mal wieder zu Problemen wenn ein LKW Fahrer seinen billig Jammer nutzt um einen vom Flottenmanagement nicht gewünschten Umweg zu fahren und dabei in die Nähe von Flughäfen kommt. Hat in Newark zum Aussetzen des Probebetriebs des GLS geführt da GPS einfach zu häufig gestört war.

 

VORs sind übrigens ein relativ schlechtes Backup, deutlich besser ist da DME, also die reine Entfernungsmessung. VOR Radials dürfen relativ große Fehler haben, bei etwas Entfernung ist man also ganz schön weit weg von der gedachten Position.

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Vielen herzlichen Dank für diesen sehr interessanten Beitrag :) Dann ist das GPS Signal ja doch noch anfälliger als ich dachte. Gerade bei Autoland sind ja doch recht präzise Daten notwendig. Also denkst du auch nicht an das komplette abstellen der terrestrischen Navigation?

 

Liebe Grüsse

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SA ist seit 2000 abgeschaltet und bleibt es auch, alle seit 2007 beschafften GPS Satelliten haben das Feature gar nicht mehr.

 

Gibt es dafür eine neutrale Quelle (d.h. von ausserhalb des amerikanischen Militärs), die diesen Umstand nachprüfbar bestätigen würde? Wie auch immer, es ändert nichts an der Tatsache, dass die GPS-Verfügbarkeit deren Goodwill unterworfen ist. Ob die Genauigkeit (Auflösung) moduliert werden kann oder nicht: das Recht zur kompletten Abschaltung im selbsternannten Krisenfall würde man m.E. nie aus der Hand geben, dafür ist die strategische Bedeutung viel zu gross.

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Naja, wenn Du die amerikanische Regierung zum Militär gehörig zählst wird es schwierig. Außer natürlich die entsprechenden Presse-Artikel die aber auch wieder auf den Informationen beruhen.

 

Das Abschalten der SA ist ein Presidential Order, damals noch von Bill Clinton, das im Procurement 2007 für neue GPS Satelliten in den Spezifikationen auch in Hardware durchgesetzt wurde. Die Offizielle Aussage der US Regierung dazu:" The United States has no intent to ever use Selective Availability again." Man braucht auch SA nicht mehr da man inzwischen andere und genauere Möglichkeiten hat GPS für andere Nutzer unbrauchbar zu machen, primär durch entsprechende Jammer. 

 

@CineX: Um ehrlich zu sein ist GPS zwar anfälliger, aber in der Praxis passiert das sehr selten das man mal einen teilweisen GPS Ausfall hat, einen kompletten habe ich noch nicht erlebt. Trotzdem gibt es derzeit keinen Plan das normale terrestrische Backup abzuschalten. In den USA wird es zwar etwas reduziert, aber selbst da wird es nicht komplett abgeschaltet. In Europa entstehen sogar netto neue Navigationsanlagen am Boden.

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das Recht zur kompletten Abschaltung im selbsternannten Krisenfall würde man m.E. nie aus der Hand geben, dafür ist die strategische Bedeutung viel zu gross.

Ich gebe zu bedenken, dass mit GLONASS inzwischen ein zweites System oben ist, das garantiert nicht parallel mit GPS abgeschaltet würde, daher würde die GPS-Abschaltung im militärischen Bereich größtenteils nur mit einem Schulterzucken hingenommen werden. Und alle neueren GPS-Empfänger unterstützen auch GLONASS.

 

Wen es hingegen richtig treffen würde, sind hingegen Unternehmungen wie Tollcollect, die sich auf GPS verlassen, sehr sicher nicht GLONASS-tauglich sind und auf Galileo warten.

 

Und wenn Galileo mal gestartet ist, gibt es drei unabhängige Systeme, die aber trotzdem von einem einzelnen Gerät empfangen werden können. Wenn einer davon abschaltet, juckt es niemanden mehr.

 

(Und zusätzlich gibt es noch das 4. System der Chinesen...)

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Naja, wenn Du die amerikanische Regierung zum Militär gehörig zählst wird es schwierig. Außer natürlich die entsprechenden Presse-Artikel die aber auch wieder auf den Informationen beruhen.

 

Das Abschalten der SA ist ein Presidential Order, damals noch von Bill Clinton, das im Procurement 2007 für neue GPS Satelliten in den Spezifikationen auch in Hardware durchgesetzt wurde. Die Offizielle Aussage der US Regierung dazu:" The United States has no intent to ever use Selective Availability again."

 

Wenn ein Politiker in Deutschland sagt "Es gibt keine Pläne für dies und das" heisst das realiter auch immer, dass es beileibe nicht ausgeschlossen ist. Spätestens seit dem letzten Vorwahlduell wissen wir, dass sogar ein "Unter meiner Verantwortung wird es das und jenes nicht geben" keinen Wert mehr hat.

Verfassungsrechtlich ist es übrigens umstritten, ob dem Präsidenten überhaupt eine direkte Befehlsgewalt gegenüber dem betreibenden AFSPC obliegt oder ob diese in gewissen Grenzen bei solchen Fragen ein "Eigenleben" führen kann.

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Mit dem (angeblichen) Verzicht auf SA wollte man den Europäern und Russen deutlich machen, dass sie kein eigenes System aufbauen müssen, da sie sich dauerhaft auf GPS verlassen können. Das hat nicht geklappt.

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GLONASS gab es damals schon, genau wie die europäischen Pläne für Galileo. Galileo ist aber eher ein Trauerspiel während GLONASS in moderneren Empfängern einfach mit ausgewertet wird.

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Das sicherste ist es einfach, wenn man also auch weiterhin sowohl Satelliten als auch terrestrische Anlagen vorhält. Habe z.B. auch gelesen, dass in engen Tälern wie Innsbruch sogar VOR Probleme macht und man auf NDB´s angewiesen ist (aufgrund der Reflexion durch die Berge). Könnte mir vorstellen, dass in engen Tälern auch GPS abgeschattet wird und deshalb auch aus diesem Grund terrestrische Navigation unverzichtbar bleibt.

 

Liebe Grüsse :)

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Jein, in Innsbruck ist man tatsächlich am besten mit RNAV unterwegs, das aber in dem Fall ohne VOR/DME updating funktionieren muss. Damit ist es defakto reine GPS Navigation, zumindest im Missed Approach des neuen LOC Approaches oder für den gesamten Anflug im RNP AR. Abschattungen des GPS Signals sind in der Luftfahrt selbst in Tälern kein wirkliches Problem. NDB ist sehr ungenau und wird auch nicht für weitergehende Zwecke (FMC Update, RNAV) benutzt.

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Vielen herzlichen Dank für deine sehr informativen und interessaten Antworten :) Gibt es denn Flughäfen die aufgrund der Geographie Probleme mit GPS haben?

 

Liebe Grüsse :)

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Wenn die Sicht auf die Satelliten derart beeinträchtigt wäre, dass man keinen GPS Empfang mehr hat, wird man auch für Flugzeuge nicht sehr gut erreichbar sein. :P

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