GNSS der Zukunft: erster Meilenstein

16 Juli 2020

New Space und Megakonstellation von bis zu zehntausenden Satelliten sollen in naher Zukunft die globale Versorgung mit Kommunikationsdiensten und Internetzugang sicherstellen. Dieses Konzept lässt sich sehr gewinnbringend auf die Satellitennavigation übertragen, was zurzeit unter Beteiligung von LRT9.2 innerhalb eines europäischen Konsortiums im Auftrag der europäischen Raumfahrtagentur untersucht wird.

Autor: Prof. Thomas Pany

Gute Positionierung auf der Erde ist im Wesentlichen von der Anzahl der zur Verfügung stehenden Navigationssatelliten und deren Umlaufgeschwindigkeit abhängig. Beide Parameter sind um mindestens eine Größenordnung besser, wenn man die klassischen GNSS-Systeme wie GPS, Galileo, GLONASS oder BeiDou mit derzeit geplanten Megakonstellation wie z.B. Starlink (https://www.starlink.com/) vergleicht. Deren Satelliten sind kleiner und kostengünstiger in der Herstellung können als Navigationssatelliten verwendet werden, wenn auf onboard-Atomuhren verzichtet wird und die Satelliten eine einfache Quarzuhr über den Empfang der Signale der klassischen GNSS-Satelliten permanent kalibrieren.

Die Thematik ist von hoher Relevanz für die Weiterentwicklung der Satellitennavigation, da Navigationssignale grundsätzlich in die 5G-Wellenform eingebettet werden können und 5G-Basisstationen auch satellitengestützt betrieben werden können (https://www.republicworld.com/world-news/rest-of-the-world-news/china-launches-first-private-5g-low-orbit-broadband-satellite.html). Weiter besteht für einzelne Staaten so eine Möglichkeit vergleichsweise schnell ein eigenes GNSS aufbauen zu können (https://insidegnss.com/uk-acquires-oneweb-leo-constellation-but-wont-work-for-satnav/). Der Performanzsteigerung einer Satellitennavigation mit einer Megakonstellation ist derzeit Gegenstand erster Untersuchungen, aber soll insbesondere für Massenmarkt (Smartphone, IoT, Augemented Reality, Autonome Systeme) im Stadtgebiet signifikant auf Zentimetergenauigkeit steigern. Dabei ist festzuhalten, dass die klassischen GNSS-Satelliten als Backbone innerhalb dieses Konzeptes beibehalten werden müssen.

Im Rahmen der ESA Studie INNUENDO untersucht die Professur für Satellitennavigation LRT9.2 zusammen mit LINKS, Airbus (Ottobrunn, Toulouse), Universitat Autònoma de Barcelona, Universität Tampere und Politecnico di Turino dazu abgestimmte System und Empfängerkonzepte. Der Schwerpunkt von LRT9.2 liegt dabei auf der Nutzung höherer Frequenzen (C-, Ka-, Ku-band) um kleinste und hochpräzise Empfangsantennenarrays zu entwickeln. Das System Requirements Review von INNUENDO wurde im Juli 2020 erfolgreich abgeschlossen.

^{Titelbild: Veranschaulichung einer Positionierung auf der Erde mittels einer Megakonstellation von Satelliten im niedrigen Orbit (© iStockphoto; Bildbearbeitung: Nietsch)}