Über Störungen der Flugnavigation hinweg fliegen
Anflug, Landung, Start ... viele Flugmanöver, mit denen wir vertraut sind, stützen sich für eine erfolgreiche Durchführung auf GNSS. Globale Satellitennavigationssysteme können jedoch Interferenzen ausgesetzt sein, nämlich Störsendern, welche die Positionierungsgenauigkeit ernsthaft beeinträchtigen können, und Datenmanipulation, welches falsche Positionsinformationen erzeugen kann. Beide können gravierende Auswirkungen auf die Genauigkeit des Flugverkehrs und sogar auf seine Sicherheit haben. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen des Projekts GATEMAN definiert und evaluiert, wie diese Interferenzen wirksam abgemildert werden könnten. GATEMAN wurde innerhalb des gemeinsamen Unternehmens SESAR finanziert, einer öffentlich-privaten Partnerschaft zur Modernisierung des europäischen Flugverkehrsmanagementsystems. Durch die Entwicklung eines innovativen Ansatzes für das Gefahrenmanagement entwickelte das Team hinter GATEMAN ein System, das die GNSS-Navigation von Flugzeugen trotz Störungen durch Störsender und Datenmanipulation in Gang halten kann.
Bodenstation an Major Tom
Der Leiter Luftfahrtsysteme, Luis Alvarez Antón, erklärt: „Unser Ansatz würde die GNSS-Navigation von Flugzeugen in Betrieb halten, oder – falls dies nicht möglich ist – dem Flugzeug die Nutzung einer Ersatztechnologie (wie 5G) für die Positionerung ermöglichen, so dass es die GNSS-basierten Flugverfahren durchführen kann.“ Es wurde eine ganze Reihe von Maßnahmen vorgeschlagen, darunter das Herausfiltern von gefährdenden Signalen aus dem echten GNSS-Signal, die Detektion vorhandener Interferenzen, sowie die Möglichkeit, auf andere Methoden für eine Positionsbestimmung zurückzugreifen. Vielleicht der wichtigste Aspekt ist, dass GATEMAN die Flugzeuge in die Lage versetzen würde, den Standort der Störquelle genau zu bestimmen, sodass die zuständigen Behörden die Gefahr neutralisieren können. In der Praxis würden Störsender- oder Datenmanipulations-Signale von jedem einzelnen Flugzeug durch die Verarbeitung der von ihren GNSS-Antennen empfangenen Signale erkannt werden. Zur Positionsbestimmung des Störsignalgebers wurden zwei Konzepte vorgeschlagen. Das erste – autonome – Konzept sieht vor, dass jedes Flugzeug den Standort des Senders berechnet. Als zweite Option ermöglicht es das Kooperationskonzept jedem Flugzeug, Informationen an eine zentrale Bodeneinrichtung zu senden, welche dann den Standort des Senders mit einer höheren Genauigkeit berechnet.
Kein Grund, die Bank zu sprengen
„Eines der Ziele des Projekts GATEMAN war es, eine Lösung vorzuschlagen, die minimale Änderungen an der typischen Ausrüstung und Antennenanordnung von Transportflugzeugen beinhaltet“, sagt Alvarez Antón. Gegenwärtig sind in jedem Transportflugzeug zwei GNSS-Antennen auf dem Rumpf montiert. Das GATEMAN-Konzept erfordert lediglich die Ergänzung mit einer dritten GNSS-Antenne, um funktionsfähig zu werden. Es müssten jedoch neue Avionikgeräte installiert werden, um die von den drei GNSS-Antennen empfangenen Signale zu verarbeiten. Der Rückgriff auf 5G als alternatives Navigationsmittel ist ebenfalls kostengünstig, merkt Alvarez Antón an: „Es minimiert die Notwendigkeit, die Bereitstellung zusätzlicher Bodeninfrastruktur von Flugsicherungsdienstleistern oder anderen Interessengruppen der Luftfahrt zu finanzieren.“
Der Himmel ist die Grenze
Die Durchführung von Live-Experimenten auf freier Flur ist kompliziert, nicht zuletzt deshalb, weil die Erzeugung von Störsender- und Datenmanipulations-Signalen illegal ist und der Genehmigung durch eine Regierungsbehörde bedarf. Glücklicherweise konnte das GATEMAN-Team auf die Zusammenarbeit mit den spanischen Behörden zählen, welche sie bei der Durchführung ihrer Tests unterstützten. Da dieser Teil des Projekts seit Dezember 2019 abgeschlossen ist, befindet sich das Projektteam nun auf der Suche nach neuen Finanzierungsquellen, um seine Forschungsbemühungen fortzusetzen.
Schlüsselbegriffe
GATEMAN, Flugnavigation, GNSS, Interferenzen, Luftfahrt
