GPS/GNSS

Was diese Bauart ausmacht

GPS/GNSS-Empfänger sind die Positionshälfte des Paars aus Position und Steuerkurs auf der Brücke, im Unterschied zum Kreiselkompass, der nur die Richtung meldet. Ein GNSS-Gerät berechnet Breite, Länge, Geschwindigkeit über Grund und Kurs über Grund aus den Entfernungssignalen der Satelliten und gibt diese Position an ECDIS, AIS, VDR und den Selbststeuerer weiter. Der Begriff GNSS statt GPS zählt im Handel: Die meisten Empfänger für die SOLAS-Klasse verfolgen heute GPS, GLONASS und zunehmend Galileo oder BeiDou gleichzeitig, denn sich auf eine Konstellation zu verlassen, lässt einen einzigen Ausfallpunkt, wenn dieses System gestört oder verfälscht wird.

Hauptkomponenten

Antenne

Eine eigene, an Deck angebrachte Antenne mit freier Sicht zum Himmel, abgesetzt von Radarantennen und Schornsteinabgas, die Mehrwegeausbreitung oder Signalabschattung verursachen können. Länge und Dämpfung des Antennenkabels wirken sich unmittelbar auf den kleinsten Störabstand des Empfängers aus.

Empfängereinheit

Verarbeitet die Entfernungssignale mehrerer Satelliten und Konstellationen, löst die Position durch Trilateration und gibt Sätze nach NMEA 0183 oder NMEA 2000 (GGA, RMC, VTG) an das Netz des Schiffs aus. Nach SOLAS zugelassene Geräte enthalten Selbstprüfung und eine Integritätsüberwachung (RAIM), die eine verschlechterte Satellitengeometrie meldet.

Eingang für Differentialkorrekturen

Viele Anlagen nehmen Korrekturen von DGPS-Baken oder satellitengestützten Ergänzungssystemen auf, um die Genauigkeit vom Wert im Bereich mehrerer Zehnermeter im Alleinbetrieb auf wenige Meter zu verbessern, was in Lotsengewässern und bei der dynamischen Positionierung zählt.

Auswahl und Auslegung

• Die Zahl der verfolgten Konstellationen und Frequenzen; Empfänger mit zwei Frequenzen (L1/L5 oder gleichwertig) widerstehen ionosphärischen Fehlern weit besser als solche mit einer Frequenz
• Die Aktualisierungsrate, üblicherweise 1 Hz für die normale Navigation, höher jedoch für Schnittstellen der dynamischen Positionierung
• Die Verträglichkeit der Ausgangsschnittstelle mit der vorhandenen Verkabelung zu ECDIS, AIS und VDR (die Regeln für die Senderkennung nach NMEA 0183 bringen Nachrüstungen noch immer zu Fall)
• Die Widerstandsfähigkeit gegen Störung und Täuschung, ein immer praktischeres Auswahlkriterium in Gebieten mit gemeldeten Störungen des GNSS

Vorschriften und Klasse

SOLAS Kapitel V verlangt, dass Schiffe einen Empfänger für ein weltweites Satellitennavigationssystem oder ein terrestrisches Funknavigationssystem mitführen, geeignet für die ganze Reise. Die Leistungsnormen der IMO (Entschließung A.819 und ihre Nachfolger für GPS, GLONASS und Empfänger für mehrere Konstellationen) setzen die Anforderungen an Genauigkeit, Integrität und Selbstüberwachung, die ein typzugelassenes Gerät erfüllen muss. Klassifikationsgesellschaften verlangen, dass die Anlage in die regelmäßige Besichtigung der Navigationsausrüstung einbezogen und das Typzulassungszeugnis des Geräts an Bord aufbewahrt wird.

Typische Fehler

• Alterung des Antennenkabels durch UV und Salz, die zu einem zeitweiligen Signalverlust führt, der sich als Positionssprünge und nicht als sauberer Ausfall zeigt
• Der Verlust einer Konstellation bei einem Sonnenereignis oder einer absichtlichen Störung, den ein Empfänger für nur eine Konstellation nicht ausgleichen kann
• Eine Firmware, die für den Überlauf der GPS-Wochenzahl oder die Behandlung der Schaltsekunde nicht aktualisiert wurde und falsche Zeitstempel erzeugt, die sich in die Aufzeichnungen von AIS und VDR fortpflanzen
• Ein Mehrwegefehler nahe stählernen Aufbauten, der eine stabile, aber falsche Position liefert, was gefährlicher ist als ein offensichtlicher Ausfall, weil er keinen Alarm auslöst

Worauf es beim Lieferanten ankommt

• Ein gültiges Typzulassungszeugnis der IMO, das zur anerkannten Liste des Flaggenstaats passt
• Die Fähigkeit für mehrere Konstellationen, möglichst auch für mehrere Frequenzen, statt alter Geräte für GPS auf einer Frequenz
• Ein belegtes Verhalten von RAIM und Integritätsalarm und nicht nur eine Angabe zur Genauigkeit
• Eine gegen das wirkliche Modell von ECDIS und AIS des Schiffs bestätigte Verträglichkeit der Schnittstelle und keine allgemeine Zusage zu NMEA

Prüfen Sie die GNSS-Position beim Einlaufen in Lotsengewässer gegen Abstand und Peilung im Radar zu einer bekannten Landmarke; ein Empfänger, der still auf ein vorgetäuschtes Signal eingerastet ist, meldet weiterhin eine saubere Standlinie ohne Alarm.