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02.01.2006

GPS-Alternative Galileo wird flügge

Europa startet den ersten Satelliten für den Aufbau eines eigenen Navigationssystems.

Mit dem erfolgreichen Start des Testsatelliten Giove-A haben die Europäer den ersten Schritt auf dem Weg zum eigenen satellitengestützten Navigationssystem Galileo getan. Der künstliche Himmelskörper soll einerseits die von Galileo verwendeten Funkfrequenzen sichern, anderseits zum Test der eingebauten Atomuhren dienen, die für die Navigation erforderlich sind (siehe Kasten "So funktioniert GPS"). Ende 2010, wenn das System offiziell in Betrieb gehen wird, sollen dann 30 Galileo-Satelliten die Erde umkreisen. Dazu fliegen sie im mittleren Orbit in einer Höhe von rund 23 000 Kilometern und umrunden die Erde in knapp 14 Stunden. Sie sollen Europa vom amerikanischen Navigationssystem "Navigational Satellite Timing and Ranging - Global Positioning System" (Navstar-GPS), wie das umgangssprachlich nur als GPS bezeichnete System offiziell heißt, unabhängig machen.

So funktioniert GPS

Die Positionsbestimmung per Satellit basiert auf dem geometrischen Prinzip der Triangulation. Statt Winkel werden bei der Satellitennavigation allerdings Entfernungen gemessen. Da sich jedoch die Position der Satelliten und damit ihre Entfernung ständig ändert, wird zur Berechnung die Signallaufzeit vom Satelliten zum Empfänger gemessen. Hierzu sendet der Satellit neben seinen Positionsdaten auch ein Zeitsignal aus. Vergleicht der Empfänger nun dieses Signal mit seiner eigenen Uhr, kann er daraus die Entfernung berechnen. Die Sache hat allerdings einen Haken: Soll die Genauigkeit etwa bei drei Metern liegen, dann beträgt die Zeittoleranz zehn Nanosekunden. Damit nun in einem GPS-Empfänger keine teuren Atomuhren verbaut werden müssen, bedient man sich eines Tricks: Die Zeit wird aus den Satellitensignalen ermittelt. Hieraus ergibt sich bei der Positionsbestimmung eine Gleichung mit den vier Unbekannten Längen-, Breitengrad, Höhe und Uhrzeit, weshalb der Empfänger zur Positionsbestimmung vier Satelliten empfangen muss.

Fünf Serviceklassen

Im Gegensatz zum 1995 offiziell vom US-Verteidigungsministerium in Betrieb genommenen GPS ist Galileo von vornherein für kommerzielle, zivile Zwecke konzipiert. Hierzu wird das System fünf verschiedene Serviceklassen offerieren, die sich in ihrer Signalqualität unterschieden. Der kostenlose Dienst "Open Service" ist für den Massenmarkt mit Anwendungen wie Autonavigationssystemen gedacht. Er soll mit einer Genauigkeit von etwa einem Meter aufwarten. Im Zentimeterbereich arbeitet dagegen der "Commercial Service". Dieser wird verschlüsselt ausgestrahlt und voraussichtlich gebührenpflichtig angeboten. Kunden erhofft man sich hier etwa aus den Bereichen Logistik und Transport. Für Anwendungen wie die Flugzeugnavigation oder die Zugsteuerung ist der "Safety of Life Service" konzipiert. Er wartet nicht nur mit sehr genauen Positionsdaten auf, sondern warnt auch davor, wenn eine Messung ungenau sein könnte. Eine bidirektionale Kommunikation unterstützt der "SAR Service" (Search and Rescue), der nicht nur die genaue Position von Notfallortungsgeräten bestimmen, sondern auch eine Nachricht über Hilfsmaßnahmen übermitteln kann. Ein typisches Anwendungsgebiet wäre hier die Seefahrt. Für die Allgemeinheit nicht zugänglich ist der "Public Regulated Service". Er ist ein verschlüsselter Dienst für EU-Regierungsorganisationen wie Geheimdienste, Küstenwache oder Polizei sowie Militär.

Neben den für verschiedene Zielgruppen definierten Diensten wartet Galileo noch mit weiteren Trümpfen gegenüber GPS auf. Dank der höheren Satellitenzahl soll etwa die Empfangsabdeckung in Städten von heute 50 Prozent bei GPS auf rund 95 Prozent gesteigert werden. Ferner ermöglichen die Rubidium-Atomuhren an Bord der Galileo-Satelliten eine genauere Zeitmessung als das GPS-System. Dies ist nicht nur für die Positionsbestimmung von Bedeutung, sondern auch für zeitkritische Applikationen. So wird beispielsweise das Zeitsignal der Navigationssatelliten in der Telekommunikation für das exakte Netz-Management genutzt oder in Funknetzen für die Synchronisation der Funkfrequenzen.

Auch wenn der jetzt erfolgte Start des Testsatelliten nur ein erster Schritt war, bedeutete er für Europa doch einen Kraftakt. Das nach heutigen Berechnungen wohl 3,8 Milliarden Euro teure Gemeinschaftsprojekt der EU und der Raumfahrtagentur ESA drohte immer wieder an Finanzierungs- und Standortfragen zu scheitern.

Industrie will Beihilfen

Um die Finanzierung abzusichern, holte man schließlich China und Indien mit ins Boot, die sich mit 280 beziehungsweise 200 Millionen Euro beteiligen. Offen ist auch noch, wer später die jährlichen Betriebskosten von rund 220 Millionen Euro tragen soll. Die risikoscheue Industrie ruft hier nach EU-Beihilfen, obwohl Studien der Wirtschaft ein gutes Geschäft mit Galileo prognostizieren. (hi)