Satellite Based Augmentation System

Ein Satellite Based Augmentation System (SBAS; deutsch Satellitenbasiertes Ergänzungssystem) ist ein Erweiterungssystem zur Satellitennavigation. Es steigert regional begrenzt die Positionsgenauigkeit von einem oder mehreren globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS). SBAS liefert zusätzliche Informationen, die von üblicherweise geosynchronen (meistens geostationären) Satelliten ausgestrahlt werden und Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Verfügbarkeit der Positionsbestimmung erhöhen.

Servicegebiete der Satellite Based Augmentation Systems

Neben Daten zur Verbesserung der Positionsgenauigkeit informieren einige SBAS auch über die Integrität des GNSS. Zum Beispiel erfahren Nutzer des Safety-of-Life-Dienstes vom europäischen EGNOS innerhalb von 6 Sekunden, wenn die Navigationssatelliten falsche Daten ausstrahlen oder der Empfang stark gestört ist. Der Safety-of-Life-Dienst kommt zum Einsatz, wenn korrekte Positionsangaben lebenswichtig sind, wie zum Beispiel im Flugverkehr. Luftfahrzeuge bestimmen ihre Position über Satellitennavigationssysteme (GNSS) wie GPS oder GLONASS selbständig. Der im Luftfahrzeug festinstallierte und für diesen Anwendungszweck zugelassene GNSS-Empfänger muss über Verfahren zur Überprüfung der Signalintegrität globaler Navigationssatellitensysteme verfügen.[1] Bekannte Verfahren zur Überprüfung der Signalintegrität von Navigationssatellitensysteme sind RAIM und SBAS.[2]

Systeme

Folgende SBAS existieren oder befinden sich im Aufbau, die vornehmlich für eine Anwendung im Flugnavigationsbereich gedacht sind, aber auch weit darüber hinaus genutzt werden:

SystemVollständiger NameRegionStatus
WAASWide Area Augmentation SystemNordamerikain Betrieb
EGNOSEuropean Geostationary Navigation Overlay ServiceEuropain Betrieb
MSASMulti-functional Satellite Augmentation SystemJapanin Betrieb
GAGANGPS Aided Geo Augmented NavigationIndienin Betrieb
SDKMSystem zur Differentiellen Korrektur und MonitoringRusslandim Aufbau
SouthPANSouthern Positioning Augmentation SystemAustralien und Neuseelandim Aufbau[3]
KASSKorean Augmentation Satellite SystemSüdkoreaim Aufbau[4]
QZSS-SAIFQuasi-Zenit-Satelliten-SystemJapanim Aufbau
BDSBASBeiDou Satellite-based Augmentation SystemChinaim Aufbau[5]

Diese Systeme verwenden dasselbe Datenformat und ähnliche Signale, so dass SBAS-fähige Empfänger für alle diese Systeme geeignet sind. Der Empfänger erhält folgende Informationen:

  • Plausibilität der GNSS-Signale,
  • Berichtigungen für GNSS-Satellitenuhren und -bahnen,
  • Berichtigungen für ionosphärisch bedingte Laufzeitverzögerungen basierend auf einem Datengitter.

Mit Hilfe dieser Informationen kann der Empfänger seine effektive Positionsgenauigkeit erheblich von etwa 10 Metern auf bis einen Meter verbessern. Zusätzlich können die Signale, die die GPS-L1-Frequenz verwenden und GPS-C/A-Code-ähnliche Eigenschaften aufweisen, für Pseudostreckenmessungen genutzt werden, also direkt die Verfügbarkeit von GNSS verbessern, indem sie einen zusätzlichen Systemsatelliten imitieren.

Satelliten
SBAS-System Satellit Orbitposition PRN-Nr. Bemerkung
ehemalige SBAS-Satelliten (Auswahl)
WAAS Inmarsat-3F4/AOR-W 142,0° W 122 zuvor auf 54,0° W, bis 2007
WAAS Inmarsat-3F3/POR 178,0° O 134 bis 2007
EGNOS Inmarsat-3F5/IOR 64,0° O 131 Testbetrieb bis 2004
EGNOS Artemis 21,5° O 124
EGNOS Inmarsat-3F5/IOR-W 25,0° O 126 2006–2009
EGNOS Inmarsat-4F2/IOR-W 25,0° O 126
GAGAN Inmarsat-4F1/IOR 64,0° O 127 Testbetrieb 2007/08
aktuell aktive SBAS-Satelliten (Oktober 2012)
WAAS Intelsat Galaxy XV 133,0° W 135
WAAS TeleSat Anik F1R 107,3° W 138
WAAS Inmarsat-4F3 98,0° W 133
EGNOS Inmarsat-3F2/AOR-E 15,5° W 120
EGNOS SES-5 5° O 136
EGNOS Astra-5B 31,5° O 123 Testbetrieb
GAGAN GSAT-8 55,0° O 127 Testbetrieb
QZSS-SAIF QZS-1 135,0° O 183 HEO-Orbit, Inklination 43°, Testbetrieb
MSAS MTSAT-1R 140,1° O 129 nutzt z. T. auch PRN 137
MSAS MTSAT-2 145,0° O 137 nutzt z. T. auch PRN 129
SDKM Lutsch-5A 95° O 140 Testbetrieb, GPS/GLONASS
zukünftige SBAS-Satelliten (Auswahl)
SDKM Lutsch-5B 16° W 125 gestartet am 2. November 2012, GPS/GLONASS
SDKM Lutsch-5V 167° O 141 gestartet ~2014, GPS/GLONASS
GAGAN GSAT-10 83,0° O 128 gestartet am 21. September 2012

Weitere Dienste

Es gibt weitere, im Wesentlichen kommerzielle Dienste, die im weiteren Sinne auch als SBAS bezeichnet werden könnten:

  • Starfix der Firma Fugro,
  • OmniSTAR der Firma Trimble,
  • StarFire der Firma John Deere,
  • Atlas L-Band der Firma Hemisphere GNSS
  • verschiedene Dienste der Firma Veripos.

Auch diese Dienste nutzen geostationäre Satelliten, um Ergänzungsinformationen auszusenden. Sie verwenden aber andere Signale und Datenformate, so dass diese Dienste nicht frei zugänglich sind und auch keine zusätzlichen Pseudostreckenmessungen durchgeführt werden können. Dafür sind die erzielbaren Genauigkeiten der Positionsbestimmung teilweise deutlich höher (Dezimeter-Bereich).

Einzelnachweise
  1. https://www.nss.govt.nz/assets/nss/resources/18ADS-B-Information-FAQs-Version-2-January-2020.pdf Civil Aviation Authority of New Zealand - ADS-B in New Zealand (englisch) - Version 2, Januar 2020
  2. https://aircraft.airbus.com/sites/g/files/jlcbta126/files/2022-06/SLS-final-layout.pdf Airbus - FAST technical article - Juni 2022 - Satellite-based landing system - Martin Fendt
  3. https://gssc.esa.int/navipedia/index.php/SouthPAN ESA - Navipedia - SouthPAN (englisch)
  4. https://insidegnss.com/kass-the-future-of-sbas-in-korea/ Inside GNSS - KASS: The Future of SBAS in Korea (englisch) - 7. Februar 2023
  5. https://gssc.esa.int/navipedia/index.php/SNAS ESA - Navipedia - BDSBAS (englisch)
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