Betrachten wir zuerst die Funktionsweise der in den USA verbreiteten WAAS GPS Lösung:
Die rechtlichen Vorgaben der FAA:
www.faa.gov/about/office_org/headquarter...ia/waas/2892bC2a.pdf
Diese Spezifikation verlangt über 95% der Zeit eine absolute 3D Positionsgenauigkeit von 25ft / 7.6m. Das in den USA eingeführte übertrifft diese Minimalanforderungen um Faktoren: In der Praxis werden in den USA, Kanada und Alaska typischerweise Genauigkeiten von einem Meter (lateral) und 1.5m (vertikal) gemessen. Damit kann das System die Genauigkeitsanforderungen für einen CAT I Anflug (16 m (lateral) und 4m (vertikal) erfüllen.
Integrität (Integrity)
Die Integrität des Systems muss im Voraus für einen bestimmten Ort und Zeit vorausgesagt werden können. Damit wird es möglich, bereits bei der Flugvorbereitung festzustellen, ob das System ein Präzisionsanflug im geplanten Zeitfenster überhaubt zulässt.
Die Vorschriften verlangen, dass das System automatisch Fehler im GPS oder WAAS Netzwerk erkennt und innerhalb von 6.2 Sekunden dem Benutzer zur Verfügung stellt. Die maximal zulässige Datenfehlerrate liegt bei total 3 Sekunden pro Jahr!
Verfügbarkeit (Availability)
Das Gesetz verlangt eine Systemverfügbarkeit von 99.99999% was einer Zeit von etwas über 5 Minuten entspricht. Vor der Einführung von WAAS konnte die Verfügbarkeit schon einmal 4 Tage pro Jahr nicht garantiert werden.
Das WAAS (Wide Area Augmentation System) System besteht aus 3 Komponenten:
- Bodensegment
- Weltraumsegment
- Benutzersegment
Das Bodensegment besteht derzeit aus 38 WRS (Wide-area reference Station) Stationen. Diese sind an exakt vermessenen Positionen aufgebaut und berechnen laufend die Abweichung der GPS Signale und bestimmen einen Korrekturvektor. Über ein terrestrisches Netzwerk wird dieser der WMS (Master Station) zugeführt. WMS analysiert ständig die GPS Signale und überwacht die Integrität und Verfügbarkeit laufend. Aus den Daten der WRS Stationen errechnet die WMS zwei Korrekturdatensätze, einer für schnell ändernde Parameter und der andere für langsam ändernde Werte. Die Korrekturparameter sind positionsunabhängig und können überall im zugelassenen Anwendungsgebiet angewandt werden.Der WMS Server sendet diese Korrekturwerte zu derzeit 5 geostationären Satelliten (Weltraumsegmente)von denen aus diese zur Erde abgestrahlt werden.
Das Benutzersegment besteht aus einem GPS Empfänger mit WAAS Auswertung. Dieser berechnet die GPS Position und berücksichtigt dabei die
WAAS Korrekturdaten.
Europa ist uneinig - eine teure Haltung!
In Europa haben sich die Mitgliedstaaten bis jetzt nicht auf eine einheitliche technische Lösung einigen können! Vielmehr wird jetzt vermehrt vor allem in Deutschland das GBAS erprobt, das alle Vorteile des amerikanischen Systems zunichte macht.
Das GBAS besteht aus (meist vier) GPS-Referenzantennen die an exakt ausgemessenen Positionen in der Nähe des Flugplatzes stehen, dort das GPS-Signal empfangen und die Abweichungen der empfangenen Position gegenüber der vermessenen Position für jeden einzelnen der GPS-Satelliten ermitteln. Diese Abweichungen werden zweimal pro Sekunde an die Flugzeuge gesendet, wobei die Signale im Flugfrequenzbereich zwischen 108 und 118 Mhz gesendet werden. Gleichzeitig werden alle 30 Sekunden die für den Flugplatz zulässigen Anflugwege (3D-Wegstrecken) an die Flugzeuge übermittelt. An Bord des Flugzeuges wird durch GPS (aus einem an Bord befindlichen GPS Empfänger und der vom GBAS ermittelten Korrekturwerte) die bis auf unter einen Meter genaue Position des Flugzeuges ermittelt und mit den empfangenen Wegpunkten verglichen. Aktuelle Systeme (Multi Mode Receiver) zeigen die Richtungs- und Gleitweginformationen identisch zu den Anzeigen der alten Instrumentenlandesysteme (ILS) an. Somit ist ein Umschulen der Besatzung praktisch nicht notwendig.
Da die 3D-Wegpunkte beliebig im Raum angeordnet werden können, sind mit GBAS Anflüge auf Flughäfen möglich, bei denen ein Einsatz von normalen Instrumentenlandesystemen durch geographische Gegebenheiten (z.B. durch steile Berge aus der Entfernung kein direkter Sichtkontakt zum Flughafen und damit kein Signal zum ILS-Sender) nicht möglich ist. Es sind anstelle von geraden Anflugwegen mit 3° Neigungswinkel (aktuelle Instrumentenlandesystem) auch beliebig im Luftraum angeordnete schräge oder gekurvte Anflugschneisen möglich. Diese werden nur durch Sicherheits- und Komfortanforderungen begrenzt, wodurch es möglich wäre, außer geographischen Besonderheiten auch noch Kapazitäts- und Lärmschutzanforderungen besser zu beachten.
Da die zugelassene Reichweite der Bodenstation bei aktuellen Systemen bei über 40 km liegt und die Bodenstationen bis zu 49 Anflugwege senden können, ist es möglich, dass die GBAS mehr als einen Flugplatz versorgen, wodurch kleinere Flugplätze in Reichweite des mit dem GLS ausgestatteten Systems gleichfalls das GPS-Landesystem nutzen könnten (falls das GBAS Anflugwege für diesen Flugplatz aussendet).
Zusätzlich können natürlich auf einem Flugplatz die für jede Start- und Landebahn separat notwendigen ILS-Sendeanlagen durch ein einzelnes GPS-Landesystem ersetzt werden, was sich vor allem auf Flugplätzen mit mehreren Start- und Landebahnen auszahlt.
Problematisch ist (wie bei allen Instrumentenlandesystem) ein Ausfall oder eine Störung des Systems. Dies kann durch Ausfall des GPS (amerikanisches Eigentum, Störung der Satelliten durch Sonnenstürme, etc.) oder Interferenz mit anderen Funksignalen (einschließlich aktiver Störung) passieren. Da die GPS- und GBAS-Signale nicht wie ILS-Signale gerichtet abgestrahlt werden, ist die niedrigere Empfangssignalstärke hier mit einzubeziehen. Offen ist, ob die Zulassungsbehörden hierfür in Zukunft ein Reservesystem (z.B. ILS) vorschreiben werden, was Kostennachteile und Probleme mit der Frequenzvergabe für die Systeme mit sich brächte.
Die Nachteile sind offensichtlich:
Entgegen der amerikanische WAAS Lösung:
- ist das System viel kostspieliger, da sehr vil mehr Bodenstationen errichtet werden müssen
- ist das System anfällig auf Systemausfälle am Boden infolge mangelnder Redundanzen.
Man könnte den Eindruck gewinnen, dass nur Sateliten gestütze Verfahren in Zukunft eine Chance haben! Dem ist nicht so:
Im November 2009 erteilte das Luftfahrtbundesamt (LBA) der Air Berlin die Genehmigung, die GLS-Technik zu nutzen, nachdem die Technik bereits 2008 von Air Berlin erfolgreich getestet wurde. Die Genehmigung wurde für Landeanflüge der Kategorie 1 erteilt.
Weltweiter Standard könnte das GBAS System schon 2015 werden.
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B.
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