Wie funktioniert EGNOS?

„Als ich einmal an einer Küste entlangsegelte, sagte mir mein - damals terrestrisches - Navigationssignal, ich sei an Land“, erzählt Hans Fromm, stellvertretender Leiter der Navigationsabteilung im ESTEC. „Natürlich war mir klar, daß die angegebene Position nicht stimmte, und ich konnte auch meine Entfernung zur Küste abschätzen. Aber wie hätte ich ohne eindeutigen Bezugspunkt wissen können, wie genau mein Signal war? Für viele Anwendungen sind solche Informationen absolut notwendig. So muß beispielsweise ein Lokführer wissen, auf welcher Strecke sich sein Zug befindet. Die Genauigkeit der Signale ist für die Sicherheit, insbesondere wenn Menschenleben gefährdet sein könnten, von größter Wichtigkeit.“

EGNOS wird die Informationen übermitteln, die für die Verwendung der Navigationssignale der GPS- und GLONASS-Satelliten in diesen sicherheitskritischen Bereichen notwendig sind. Der Dienst wird die Ortungsgenauigkeit von 20 m auf 5 m verbessern und den Nutzer über Ortungsfehler sowie innerhalb von sechs Sekunden über den Ausfall eines Satellitensignals in Kenntnis setzen. „EGNOS wird Verantwortung übernehmen und die Verfügbarkeit des Dienstes garantieren“, sagt Fromm.

Erreicht wird all dies mit drei geostationären Satelliten und einem weitverzweigten Netz von Bodenstationen. Die drei Satelliten senden Entfernungsmeßsignale aus, die denen der GPS- und GLONASS-Satelliten ähneln. Diese Signale sind jedoch mehr als nur eine Hilfe für den Nutzer, seine Position zu bestimmen. Sie liefern darüber hinaus Angaben über die Genauigkeit der GPS- und GLONASS-Ortungssignale, so daß etwa unser Lokführer beurteilen kann, ob sich sein Standort genau genug ermitteln läßt.

Diese Angaben über die Fehlerfreiheit der Signale (Integritätsdaten) werden den Entfernungsmeßsignalen aufmoduliert. Sie enthalten zuverlässige Informationen über die Position jedes GPS- und GLONASS-Satelliten, über die Genauigkeit der Atomuhren an Bord der Satelliten und über Turbulenzen in der Ionosphäre, die die Genauigkeit der Ortsbestimmung beeinträchtigen könnten. Der EGNOS-Empfänger, ein komplexeres Gerät als herkömmliche Navigationsempfänger, liefert bei der Dekodierung der Signale genauere Positionsangaben, als dies mit GPS oder GLONASS allein möglich wäre, und eine zuverlässige Fehlerschätzung.

Die EGNOS-Signale werden von zwei Inmarsat﷓3-Satelliten, von denen sich der eine über dem Ostatlantik und der andere über dem Indischen Ozean befindet, und vom ESA-Satelliten Artemis ausgestrahlt, der in diesem Jahr über Afrika in Position gebracht werden soll. Anders als die GPS- und GLONASS-Satelliten haben diese drei Satelliten keine Signalgeneratoren an Bord, sondern sind mit Transpondern ausgestattet, die die am Boden verarbeiteten und ihnen zugesandten Signale weiterleiten. Das komplexe Bodensegment wird 30 Entfernungsmeß- und Integritätsüberwachungsstationen (RIMS), vier Missionskontrollzentren und sechs Aufwärtsverbindungsstationen umfassen.

Die RIMS messen die Position jedes EGNOS-Satelliten und vergleichen genaue Messungen der Position jedes GPS- und GLONASS-Satelliten mit Messungen aus den Satellitensignalen. Diese Daten senden die RIMS anschließend über ein eigens errichtetes Kommunikationsnetz an die Missionskontrollzentren.

Die Missionskontrollzentren bestimmen die Genauigkeit der von jeder Station empfangenen GPS- und GLONASS-Signale und stellen mögliche von Turbulenzen in der Ionosphäre verursachte Ungenauigkeiten fest. Angaben über die Abweichungen werden dann in ein Signal integriert und über die sichere Kommunikationsverbindung an die über ganz Europa verteilten Aufwärtsverbindungsstationen übermittelt. Diese senden die Signale an die drei EGNOS-Satelliten, von denen sie ausgestrahlt werden und von den mit EGNOS-Empfängern ausgerüsteten GPS- und GLONASS-Nutzern empfangen werden können.

Die bei EGNOS vorgesehene erhebliche Redundanz sorgt dafür, daß die Verfügbarkeit des Dienstes praktisch ständig gewährleistet ist. Das „Kommando“ wird immer nur eins der vier Missionskontrollzentren haben; die anderen stehen bereit, um im Notfall sofort zu übernehmen. Gleiches gilt für die Aufwärtsverbindungsstationen, von denen für den EGNOS-Betrieb nur drei - eine für jeden Satelliten - benötigt werden; die drei anderen stehen für etwaige Ausfälle als Reserve zur Verfügung.