Europas Satellitennavigationssystem Galileo soll im Jahr 2020 komplett einsatzbereit sein. Damit zu diesem Zeitpunkt alle technischen Möglichkeiten ausgeschöpft werden können, hat das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) das Tor zu Galileo vollständig aufgestoßen: Forschungseinrichtungen und Industrie können moderne Navigationstechniken und -instrumente schon heute mit original Galileo-Navigationssignalen testen, damit sie mit Beginn des "Galileo-Zeitalters" einsetzbar sind. Mit dem so genannten automotiveGATE und dem railGATE sind am 22. Mai 2015 din der Nähe von Aachen die beiden letzten Galileo Text- und Entwicklunsgumgebungen (GATES) eröffnet worden.

Mehr als nur Satellitennavigation im Auto

"Diese beiden GATEs zeigen, dass Galileo mehr zu bieten hat, als nur eine verbesserte Satellitennavigation im Auto. Mit Galileo-Signalen können durch präzise Navigation zum Beispiel Güterwagen autonom - wie von Geisterhand rangiert -, Sicherheitsintervalle zwischen zwei Zugfahrten verkürzen oder Auffahrunfälle an Stauenden vermieden werden. Die Technik hierfür wird in diesen beiden Testzentren entwickelt und soll zum Start von Galileo zur Verfügung stehen", erklärt Oliver Funke, GATEs-Projektleiter im DLR Raumfahrtmanagement. Beide Galileo-Testzentren wurden von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen im Fördervorhaben "Galileo above" errichtet. Betrieben wird das automotiveGATE durch die ATC GmbH - einer gemeinsamen Gesellschaft der RWTH Aachen und dem Kreis Düren. Der Betrieb des railGATE wird von der AGIT mbH geführt, die mit ihrem "Automotive & Rail Innovation Center" (ARIC) bereits die Aufbauarbeiten von beiden GATEs direkt vor Ort unterstützt hat.

Im automotiveGATE strahlen sechs Sender die Galileo-Signale in das ATC auf dem ehemaligen Zechengelände "Emil Mayrisch" ab. So können hier schon jetzt alle erdenklichen Verkehrssituationen unter Galileo-Realbedingungen getestet werden. Dafür stehen neben einer Fahrdynamikfläche ein Ovalkurs, eine Bremsstrecke, eine Schlechtwegstrecke, ein Handlingkurs sowie ein Steigungshügel zur Verfügung.

Das railGATE ist ein Galileo-Testfeld für Schienenfahrzeuge, das das Streckennetz des Prüf- und Validationcenters Wegberg-Wildenrath der Siemens AG (PCW) mit Galileo-konformen Signalen von acht Sendern aus abdeckt. Es besteht aus Gleisanlagen unterschiedlicher Spurweite mit einer Gesamtlänge von etwa 28 Kilometern. Auf zwei Testringen sowie weiteren Testgleisen können unterschiedliche Fahrsituationen nachgestellt und getestet werden. An das Oberleitungsnetz lassen sich verschiedene Spannungen und Frequenzen anlegen, so dass Schienenfahrzeuge für den internationalen Markt - vom ICE bis zur Straßenbahn - auf die Probe gestellt werden können.

Insgesamt sind bis 2016 acht größere Navigationsprojekte mit nationalen und internationalen Partnern in den beiden GATEs geplant. Hauptförderer sind das DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, das Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie die Europäische Union.

Schnelle Positionsbestimmung verbessert Bahnverkehr

Eines dieser Navigationsprojekte ist das Vorhaben "Galileo Online: GO!" des DLR Raumfahrtmanagements. Darum geht es um folgende Fragestellung: Züge fahren nicht immer über flaches Land. Manchmal schotten Tunnel, Bäume oder Häuser mit Empfängern ausgestattete Züge vom Navigationssignal der Galileo-Satelliten ab. Nach jeder Signalunterbrechung dauert es bis zu 30 Sekunden, bis der Empfänger genügend Satelliten gefunden, die Position des Zuges wieder klar berechnet hat und diese an die Rechenzentren der Bahn weitergeben kann. "Mit Galileo Online: GO! entwickeln wir gemeinsam mit unseren Partnern gerade einen Empfänger, der sofort nach der Unterbrechung wieder die Position und nützliche Zusatzinformationen wie zum Beispiel Wartungsdaten des Zuges weiterleiten kann", betont DLR-Projektleiterin Dr. Anett Ward. So können engere Sicherheitsintervalle zwischen zwei Zügen auf derselben Strecke gewählt und auch eingehalten werden. Außerdem können die Fahrgäste genauer über den Reiseverlauf, mögliche Verspätungen und das Erreichen möglicher Anschlusszüge informiert werden.

Doch wie kann die aktuelle Position so schnell wieder bestimmt werden? "Der Empfänger wird mit einer Technik ausgestattet, die Daten von mehreren Sensoren gleichzeitig ‚verschmelzen‘ kann. Der Zug folgt auf den Schienen einem klar vorbestimmten Weg und die aktuelle Geschwindigkeit sowie die Beschleunigung des Zuges werden genau gemessen. In Kombination mit interaktivem Kartenmaterial lässt sich dann genau bestimmen, wann der Zug zum Beispiel den Tunnel zukünftig wieder verlassen wird und eine erneute Verbindung zu den Galileo-Satelliten möglich ist. Gleichzeitig werden die Satellitenbewegungen mitgerechnet, so dass beim Tunnelaustritt die Empfängerantennen genau auf die Satelliten ausgerichtet sind und die Zugposition unmittelbar wieder bestimmt werden kann", erklärt René Zweigel vom Institut für Regelungstechnik an der RWTH Aachen, der das Gesamtprojekt leitet.

Dank des neuen Empfängers werden Satelliten schneller gefunden und die aktuelle Position steht schon fest, sobald der Zug wieder ein Signal empfängt. Der Receiver kann die Positions- und Zugdaten sofort an die Rechenzentren der Bahn schicken, die dabei per Hochgeschwindigkeits-LTE-Mobilfunk übertragen werden. Hierfür ist die Vodafone GmbH verantwortlich. Die SCISYS GmbH kümmert sich um die Entwicklung von Bahnanwendungen, die die neue Empfängertechnologie ermöglichen wird. So soll zum Beispiel mit den Daten von jedem einzelnen Zug ein aktueller, individueller Fahrplan erstellt werden, Züge auf einem Rangierbahnhof vollautomatisiert zusammengestellt werden und Container weltweit verfolgt werden können. Weiterhin sind die RWTH Aachen, das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) und die IMST GmbH an Galileo Online: GO! beteiligt. Sie kümmern sich um die Hardwareentwicklung des Empfängers.

Quelle: DLR