TU Berlin

Fachgebiet Dynamik Maritimer SystemeSiNafa - SatMotion

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SatMotion — Satellitenbasierte Bestimmung der Schiffsbewegung

Verbundprojekt: SiNafa — Sichere Navigation in der Seeschifffahrt

Prof. Dr.-Ing. Andrés Cura Hochbaum, Sebastian Uharek M.Sc.

Zur Bestimmung der Schiffsposition dienen heutzutage GPS- oder GLONASS-Antennen, die Satellitensignale empfangen und die Position einer Antenne durch ihre geozentrischen Koordinaten bzw. durch den Breitengrad, Längengrad und die ellipsoidische Höhe angeben. In naher Zukunft wird das Europäische System Galileo, das eine von den USA und Russland unabhängige Alternative darstellt und zudem eine höhere Messgenauigkeit bieten wird, hinzukommen.

Eine Schwäche der satellitenbasierten Positionsbestimmung und der daraus folgenden Navigation ist die Anfälligkeit der benutzten Antennen für Beeinträchtigungen der Satellitensignale durch sog. Jammer (Störer) bzw. Spoofer (Täuscher). Angesichts des weiterhin zunehmenden Schiffsverkehrs und der wachsenden Gefahr solcher Beeinträchtigungen für die Sicherheit der Schiffe, der transportierten Ware und Personen an Bord ist die Entwicklung störungssicherer Systeme unabdingbar.

Voraussetzung für einen sicheren und wirtschaftlichen Schiffsbetrieb, sowie für die Beurteilung der Manövrier- und Seegangseigenschaften des Schiffes, ist die genaue Kenntnis der Schiffsbewegungen. Für die Sicherheit des Schiffskörpers und der Ladung, sowie zur Vermeidung einer eventuellen Beeinträchtigung des Wohlbefindens von Personen an Bord oder der Möglichkeit, vorgesehene Arbeiten an bestimmten Stellen des Schiffes während des Schiffsbetriebs auszuüben, ist die Kenntnis über Bewegungsfrequenzen und Beschleunigungsamplituden erforderlich. Für die Vermessung von Gewässern ist von entscheidender Bedeutung, die Position und Lage (Orientierung) des Vermessungsschiffes während der Messung genau zu kennen.

Die an Bord zur Messung von Position, Lage und Bewegung des Schiffes installierten Geräte (herkömmliche GPS-Antennen, Kreisel und Inertialsysteme) erlauben üblicherweise nicht, alle sechs Freiheitsgrade der Bewegung (Rollen, Stampfen, Gieren, Schnellen, Driften und Tauchen) mit hoher Genauigkeit zu messen. Insbesondere die aus den tatsächlichen Messsignalen abgeleiteten Größen (Geschwindigkeiten und Beschleunigungen an beliebigen Stellen) leiden unter größeren Fehlern, wenn man von kurzzeitigen Messungen absieht.

Die Bestimmung der Schiffsbewegung lässt sich zwar auch mit zufriedenstellender Genauigkeit mit herkömmlichen Mitteln erzielen, die Preise der dafür benötigten Messgeräte lassen sich jedoch meist nur auf Kriegsschiffen, U-Booten und Spezialfahrzeugen rechtfertigen. Der Einsatz störsicherer Mehrantennensysteme bietet für die zivile Schifffahrt eine vielversprechende Alternative, wie die Ergebnisse des vom BMWi-geförderten Verbundvorhaben MoDeSh (Kennzeichen: 03SX264) zeigten.

Voraussetzung hierfür ist jedoch die Klärung offen gebliebener Fragen hinsichtlich der erzielbaren Genauigkeit und die Implementierung der Bestimmung der Bewegungsparameter in Echtzeit, statt in Form einer nachträglichen Auswertung im Post-Processing-Modus.

Dies soll durch das Fachgebiet Dynamik Maritimer Systeme der Technischen Universität Berlin (TUB), als Partner im Verbundvorhaben siNafa, geleistet werden und stellt einen wichtigen weiteren Entwicklungsschritt in Richtung eines umfassenden Monitorings aller Schiffsbewegungen und Beschleunigungen im Schiffsbetrieb dar und somit einen Beitrag zur Erhöhung der Sicherheit und Wirtschaftlichkeit in der Schifffahrt.

Lupe

Projektpartner: NavXperience GmbH, Raytheon Anschütz GmbH, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e..V. (DLR), Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, Hapag-Lloyd AG

Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Laufzeit: 01.03.2016 - 28.02.2018

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