GPS- / GNSS-Navigator

Was einen GNSS-Navigator abhebt

Wo das Echolot die Tiefe unter dem Kiel und der Fahrtmesser die Bewegung durchs Wasser meldet, meldet der GNSS-Empfänger, wo das Schiff wirklich ist, fortlaufend und unabhängig von den örtlichen Wasserverhältnissen. Er ist die elektronische Ortungsanlage, die SOLAS als Standardausrüstung der Brücke fordert, und seine Ausgabe speist fast jedes andere Navigations- und Sicherheitssystem an Bord: die Kartenposition im ECDIS, die vom AIS gesendete Position, den Kursbezug des Autopiloten, die Aufzeichnung im VDR und über das GNSS-Zeitzeichen oft auch die Zeithaltung des Schiffs.

Hauptkomponenten

Antenne

Mit freier Sicht zum Himmel gesetzt, frei von Hindernissen durch Masten, Schornsteine oder Radarantennen, die eine Signalabschattung oder Mehrwegeempfang verursachen könnten.

Empfängereinheit

Verarbeitet die Signale eines oder mehrerer Satellitensysteme (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou) zugleich und berechnet aus der gemeinsamen Lösung Position, Kurs über Grund und Fahrt über Grund.

Ergänzung und Korrektur

Eine Differenzkorrektur über satellitengestützte Ergänzungssysteme (SBAS) oder in manchen Regionen über bodengestütztes DGPS verbessert die Genauigkeit über das reine GNSS hinaus, nützlich beim Manövrieren auf engem Raum und in der Lotsenfahrt.

Schnittstellen

Ausgabe über NMEA 0183 oder NMEA 2000 an ECDIS, AIS, Radar, VDR und Autopilot; der Verlust dieser Schnittstelle und nicht bloß der Verlust der Satellitenverbindung ist eine häufige Ursache für Positionsausfälle anderswo auf der Brücke.

Auswahl und Auslegung

Ein Mehrsystemempfang verbessert Verfügbarkeit und Widerstandsfähigkeit, besonders in Gebieten mit bekannten Störungen. Die Aktualisierungsrate (üblich eine Aktualisierung je Sekunde) und die Kanalzahl beeinflussen, wie schnell der Empfänger nach einem Signalverlust wieder aufsetzt. SOLAS-Fahrzeuge müssen ein Mittel zur Positionsbestimmung mitführen, das nicht von einem einzelnen System abhängt, was in der Praxis zwei unabhängige GNSS-Empfänger oder ein zweites unabhängiges Verfahren bedeutet, denn GNSS als Technik ist ein einzelner Ausfallpunkt, wenn nur ein Gerät eingebaut ist.

Vorschriften und Klasseanforderungen

SOLAS Kapitel V Regel 19 setzt die Mitführpflicht für eine elektronische Ortungsanlage auf Fahrzeugen der einschlägigen Größe und Fahrt. Die Geräte müssen eine Steuerrad-Baumusterzulassung tragen, die die Erfüllung der IMO-Leistungsnorm für Schiffs-GNSS-Empfänger bestätigt. Wiederkehrende Vergleiche gegen bekannte Referenzpositionen und die Prüfung der Schnittstellen bei der Besichtigung bestätigen, dass die Anlage in der Toleranz bleibt.

Typische Fehler

• Alterung des Antennenkabels durch UV und Witterung, die einen aussetzenden Signalverlust verursacht, der sich allein von der Brücke aus schwer eingrenzen lässt.
• Störsender oder Fälschung in bestimmten Seegebieten, die eine glaubwürdige, aber falsche Position erzeugen, die die nachgelagerten Systeme ohne Warnung übernehmen.
• Signalabschattung durch Aufbauten oder Antennen bei bestimmten Kursen, die eher zu vorhersagbaren als zu zufälligen Positionslücken führt.
• Ein Festlaufen des Empfängers, das ein Aus- und Einschalten verlangt, mitunter durch einen beschädigten Almanach nach längerer Abschaltung ausgelöst.
• Schnittstellenfehler am NMEA-Bus, die die Positionsdaten nicht mehr zu ECDIS oder Autopilot gelangen lassen, obwohl der Empfänger selbst richtig arbeitet.

Worauf es beim Lieferanten ankommt

• Eine gültige Steuerrad-Baumusterzulassung für Flagge und Fahrt, unter denen das Schiff verkehrt.
• Ein echter Mehrsystemempfang statt eines reinen GPS-Geräts mit im Datenblatt genannten, aber ungenutzten Systemen.
• Eine bestätigte Schnittstellenverträglichkeit mit den schon eingebauten Modellen von ECDIS, AIS und Autopilot.
• Ein Weg für Firmware-Aktualisierungen und eine technische Unterstützung, die den Ausbau des Geräts aus dem Schiff nicht verlangt.

Ein einzelner GNSS-Empfänger erfüllt niemandes Redundanzanforderung; die zweite unabhängige Positionsquelle als Pflicht behandeln und nicht als Wahlmöglichkeit, wie verlässlich das Hauptgerät bisher auch war.