European Geostationary Navigation Overlay Service
EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) ist ein europäisches Erweiterungssystem zur Satellitennavigation, vergleichbar mit DGPS. Der Fachbegriff für diese satellitengestützten Systeme lautet Satellite Based Augmentation System (SBAS). Bei seiner Fertigstellung voraussichtlich 2006 soll es die Positionsgenauigkeit der Systeme GPS und GLONASS von 10 - 20 Meter auf 1 - 3 Meter steigern. Es ist zu dem amerikanischen System WAAS funktionell und protokollmäßig voll kompatibel.
Weiters werden Informationssignale über die Integrität des GPS-Systems ausgestrahlt. Innerhalb von 5 – 10 Sekunden warnt es die Nutzer, wenn die Positionierungssysteme falsche Daten ausstrahlen oder die Integrität der GPS-Daten aus anderen Gründen (wie zum Beispiel aufgrund atmosphärischer Störungen) eingeschränkt ist. Dies ist vor allem bei Einsatz von GPS im Flugverkehr von wesentlicher Bedeutung.
Aufbau
34 Bodenstationen (Ranging and Integrity Monitoring Station, RIMS) empfangen die Positionssignale von GPS und GLONASS. Daraus und aus der bekannten Position der RIMS berechnet das Kontrollzentrum (Mission Control Center, MCC) die Korrektursignale. Up-Link Stationen (Navigation Land Earth Station, NLES) leiten sie an geostationäre Satelliten weiter, um so das EGNOS-Korrektursignal flächendeckend in Europa zur Verfügung zu stellen. Aus Redundanzgründen gibt es nicht nur ein, sondern vier MCC, die wechselseitig die Kontrolle von EGNOS übernehmen können.
EGNOS stützt sich auf zwei Inmarsat-Satelliten über Westafrika und dem Westatlantik sowie den Forschungssatelliten Artemis (ebenfalls über Zentralafrika). Jeder Satellit erfordert eine NLES. Zur besseren Ausfallsicherheit ist jeweils eine weitere NLES vorgesehen.
Der EGNOS-Empfang ist für die private Nutzung kostenlos. Ein Zusatzgerät ist nicht erforderlich, falls der verwendete GPS-Empfänger und die verwendete Anwendungssoftware die EGNOS-Demodulation unterstützen und die Verwendung im Empfänger und in der Software aktiviert wurde. Bei vielen Geräten wird der funktionierende Empfang der EGNOS-Korrekturdaten durch ein "D" im Empfangsstärke-Balken der jeweiligen korrigierten GPS-Satelliten angezeigt. Dieses D steht für das "D" in DGPS, da EGNOS eine Art von DGPS darstellt.
Während der Testphase wird das EGNOS-Signal mit dem Code "0" gesendet. Daher verweigern einige Geräte, die eigentlich EGNOS-Demodulation unterstützen, die Nutzung der als Testsignale gekennzeichneten Daten. Wenn der Regelbetrieb (Code "1") oder der Safety-of-Life Dienst (Code "2") aktiviert wurde, dann akzeptieren auch diese Geräte die EGNOS-Daten anstandslos. Bei vielen Geräten muss die SBAS-Nutzung erst vom Benutzer eingeschaltet werden. Während der Testphase werden geostationäre Inmarsat-Kommunikationssatelliten zur Übertragung benutzt. Diese finden sich südlich nahe über dem Horizont und sind daher für Privatanwender teilweise nur schwierig empfangbar. Die kommerziellen Hauptbenutzer des EGNOS-Systems sind aber Flugzeuge. Diese haben in aller Regel guten Sichtkontakt zu diesen Satelliten.
Kompatible Systeme sind das bereits vollständig funktionstüchtige amerikanische WAAS, und das japanische MSAS.
Funktionsweise
Da die Navigation mittels zivilen GPS im Regelfall nur auf einer Sendefrequenz basiert, C/A-Code auf der so genannten L1 Frequenz, können damit atomosphärische Effekte nicht genau genug korrigiert werden. Auch besitzen viele kostengünstige GPS-Empfänger lediglich einen Empfangsteil, der nur für den Empfang der L1-Frequenz ausgelegt ist.
Nachdem die künstlichen Fehler bei dem zivil nutzbaren C/A-Code von GPS im Mai 2000 abgeschaltet wurden, sind die grössten verbleibenden Fehler atmosphärische Laufzeiteffekte. Dies bedeutet, dass das Funksignal von den GPS-Satelliten durch die Atmosphäre nicht immer exakt gleich lange zum Durchlauf benötigt und damit die zur Positionsbestimmung wichtige Zeitmessung nicht exakt stimmt.
Mit Systemen wie EGNOS und dem dazu voll kompatiblen System WAAS werden auf der L1 Sendefrequenz von geostationären Satelliten wie Inmarsat oder Artemis entsprechende Korrektursignale übertragen. Diese Signale dienen nicht direkt der Positionsbestimmung. Damit auch einfache Einkanalempfänger in den Genuss dieser Korrektursignale kommen, werden die Korrekturdaten auf der gleichen Frequenz wie die GPS-Daten übertragen. Dafür werden andere GPS-Kennungen (C/A-Codes) verwendet um mittels CDMA unterscheidbar zu sein. Die entsprechenden Satellitennummer für EGNOS und WAAS scheinen bei GPS-Empfängern meist mit Nummern von 33 aufwärts auf, reguläre GPS-Satelliten benutzen den Kennungsbereich von 1 bis 32.
Gewonnen werden die Korrekturdaten aus einer Vielzahl ortsfester Bodenstationen, die die in ihrem Empfangsbereich gelegenen atmosphärisch bedingten Fehler erfassen und dann für unterschiedliche geografische Regionen Korrekturfaktoren errechnen. Daraus können EGNOS/WAAS-taugliche GPS-Empfänger die zusätzlichen Laufzeiteffekte der Signale in der Atmosphäre genauer bestimmen und es werden Genauigkeiten von bis zu unter 1 m erzielt. Im Vergleich dazu sind ohne diesen Korrekturdaten nur minimale Ortsauflösungen mit zivilen GPS von 5 m bis 15 m möglich.
Satelliten
Liste der Satelliten, die EGNOS-Transponder tragen:
- ARTEMIS (PRN 124; ID 37)
- Inmarsat AOR-E (PRN 120; ID 33)
- Inmarsat IOR-W (PRN 126; ID 39)
Betreiber
EGNOS ist ein gemeinsames Projekt der ESA, der EU und der europäischen Flugsicherung Eurocontrol, die gemeinsam als European Tripartite Group (ETP) das Projekt vorbereiteten. Es gilt als Einstieg der Europäer in die Satellitennavigation und als Vorstufe zum europäischen Satellitennavigationssystem Galileo. Das Unternehmen European Satellite Service Provider (ESSP) wird EGNOS betreiben und vermarkten.
Das System befindet sich derzeit (Anfang 2006) im Übergang vom Testbetrieb zum Routinebetrieb. Neben dem EGNOS-Signal wird weiterhin das Signal des EGNOS System Test Bed (ESTB) ausgestrahlt. Der Starttermin des Signals für die Öffentlichkeit ist geplant für Anfang 2006, der Starttermin für Safety of Life-Anwendungen ist für Anfang 2007 geplant, wenn das Signal für die Systemintegrität zertifiziert ist.
Abkürzungen
- RIMS Ranging and Integrity Monitoring Station
- MCC Mission Control Center
- NLES Navigation Land Earth Station
- ESTB EGNOS System Test Bed
- SBAS Satellite Based Augmentation System: Satellitengestütztes Erweiterungssystem, im Gegensatz zu GBAS Ground Based Augmentation System wie z. B. SAPOS
- EDAS: EGNOS Data Access System