WAAS, Egnos und Co.

 

 
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Wide Area Augmentation System (WAAS) ist ein Teil des Erweiterungssystems (Satellite Based Augmentation System, SBAS) zur Verbesserung des bestehenden US-amerikanischen GPS. WAAS-Signale werden durch einzelne Zusatzsatelliten auf den gleichen Frequenzen wie GPS gesendet und dienen der Verbreitung von Korrekturdaten für die durch die Signalausbreitung in der Ionosphäre verzerrten GPS-Signale.

 

 

Empfangsbereich (Ausleuchtzone) von WAAS über Nordamerika

 Referenzstationen

 SBAS Abdeckung
 
 

WAAS wird derzeit von zwei bis vier geostationären Satelliten über dem Gebiet der USA ausgesendet und ist für alle anderen Erdregionen nicht erreichbar. In Europa und Japan treten mit EGNOS und MSAS kompatible Systeme an die Stelle von WAAS. Einige Systeme befinden sich derzeit noch im Aufbau.

Da die Navigation mittels zivilem GPS im Regelfall nur auf einer Sendefrequenz basiert (C/A-Code auf der so genannten L1-Frequenz), können damit atmosphärische Effekte nicht genau genug korrigiert werden. Auch besitzen viele kostengünstige GPS-Empfänger lediglich einen Empfangsteil für nur eine Empfangsfrequenz.

Nachdem die künstlichen Fehler bei dem zivil nutzbaren C/A-Code von GPS am 1. Mai 2000 abgeschaltet wurden, sind die größten verbleibenden Fehler atmosphärische Laufzeiteffekte. Dies bedeutet, dass das Funksignal durch die Atmosphäre nicht immer exakt gleich lange zum Durchlauf benötigt und damit die zur Positionsbestimmung wichtige Zeitmessung nicht exakt stimmt.

Mit Systemen wie WAAS und dem dazu voll kompatiblen EGNOS werden auf der L1-Sendefrequenz von geostationären Satelliten wie Inmarsat zusätzliche Korrektursignale übertragen. Damit auch einfache Einkanal-Empfänger in den Genuss dieses Korrektursignals kommen, werden die Korrekturdaten auf der gleichen Frequenz wie die GPS-Daten übertragen – jedoch mit anderen GPS-Kennungen (Satellitennummer 33 aufwärts).

 

 

Eine der mehr als 30 Bodenstationen von WAAS
zur Ermittlung der Korrekturdaten

Egnos Bodenstation  
 

Gewonnen werden die Korrekturdaten aus einer Vielzahl ortsfester Bodenstationen, die in ihrem Empfangsbereich gelegenen atmosphärisch bedingte Fehler erfassen und anschließend für unterschiedliche geografische Regionen Korrekturfaktoren errechnen. Daraus können WAAS/EGNOS-taugliche GPS-Empfänger die zusätzlichen Laufzeiteffekte der Signale in der Atmosphäre genauer bestimmen, wodurch Genauigkeiten von 0,3 bis 1 m erzielt werden. Im Vergleich dazu sind ohne diese Korrekturdaten nur maximale Ortsauflösungen mit zivilen GPS von 5 bis 15 m möglich.

Die Nutzung von Signalverbesserungstechniken geht oft mit einem höheren Energiebedarf der Empfänger einher. Anwender mobiler Empfänger am Boden haben allerdings oft das Problem, keine ausreichend freie Sicht zu den geostationären Satellitenbahnen zu haben. Der Empfang von WAAS-/EGNOS-Signalen ist meist nur auf Anhöhen oder offener See möglich.

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:

WAAS

Wide Area Augmentation System

Nordamerika

in Betrieb

EGNOS European Geostationary Navigation Overlay Service Europa in Betrieb
MSAS Multi-functional Satellite Augmentation System Japan in Betrieb
GAGAN GPS Aided Geo Augmented Navigation Indien in Betrieb
SDKM System zur Differentiellen Korrektur und Monitoring Russland im Aufbau
QZSS-SAIF Quasi-Zenit-Satelliten-System Japan im Aufbau

 

 

Die folgenden Satelliten senden die SBAS Korrekturdaten

Das SBAS-System

 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 Start ~2014, GPS/GLONASS
GAGAN GSAT-10 83,0° O 128 gestartet am 21. September 2012

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