Anwendungen der Satellitennavigation in der Logistik

Inhaltsverzeichnis

1. Einführung und geschichtliche Hintergründe
1.1. Zivile Nutzbarkeit der Satellitentechnik
1.2. Historische Entwicklung der Satellitennavigation

2. Vorhandene und geplante Technologien zur Satellitennavigation
2.1. GPS
2.2. Galileo
2.3. GLONASS
2.4. Weitere vorhandene und geplante Satellitensysteme

3. Momentane Nutzung in der Logistik und Zukunftspotentiale
3.1. Satellitennavigation zu Lande
3.1.1. Potential der Satellitennavigation im Festlandverkehr
3.1.2. Die Telematikplattform „Easyfleet“ als Anwendungsbeispiel
3.2. Satellitennavigation zu Wasser und in der Luft
3.3. Betrachtungen zur Rentabilität von Navigationslösungen
3.4. Zukunftsoptionen

4. Zusammenfassung

Quellenverzeichnis

1. Einführung und geschichtliche Hintergründe

1.1. Zivile Nutzbarkeit der Satellitentechnik

Berücksichtigt man den aktuellen Stand der Satellitentechnik, so erscheinen ihre Anfänge aus heutiger Sicht bescheiden. Die technische Ausstattung von Sputnik 1, dem ersten künstlichen Satelliten, war äußerst spärlich, und auch sein wissenschaftlicher Zweck mutet heute eher skurril an: er sollte herausfinden, ob es über der Erdatmosphäre Steine hagelt (Vgl. Raumfahrer.net). Wenn man bedenkt, dass heute mehr als 10.000 Satelliten über unseren Köpfen kreisen, die unterschiedlichste Aufgaben wahrnehmen, bekommt man einen Eindruck davon, welch rasante Entwicklung die Satellitentechnik in den letzten 50 Jahren vollzogen hat. Und diese Entwicklung ist in vollem Gange: eine Studie der High-Tech-Beratungsgesellschaft Altran, in der 150 ausgewählte Fach- und Führungskräfte der Luft- und Raumfahrtbranche befragt wurden, hat ermittelt, dass fast drei Viertel der Experten von einem Anstieg auf 50.000 Satelliten in den kommenden Jahren ausgehen. Ein knappes Drittel rechnet sogar mit über 100.000 Erdtrabanten (Vgl. Presseportal.de).

Bemerkenswert ist die Entwicklung der Satellitentechnik vom geheimen, rein militärischen High-Tech-Produkt zur zivilen, vielfältig einsetzbaren Einrichtung. Natürlich hat auch heute noch die militärische Nutzbarkeit hohe Priorität, aber die Zunahme der zivilen Bedeutung steht außer Frage, wie die Altran-Studie belegt (Vgl. ebd.). Die Anwendungen reichen von den klassischen Aufgaben wie der Wetterprognose, der Kommunikation und der Nachrichtenübermittlung bis hin zu Forschungszwecken und so neuartigen Diensten wie Google Earth. Folgerichtig unterscheidet man u. a. Erdbeobachtungs-, Forschungs-, Nachrichten-, Fernseh-, Wetter- und Astrometriesatelliten (Vgl. Wikipedia).

Besondere Bedeutung innerhalb der Nutzungsmöglichkeiten von Satellitensystemen muss der zivilen Navigation beigemessen werden, die nach Expertenmeinung in den nächsten Jahren weiter boomen wird. So kommt z. B. eine Studie von Frost & Sullivan zu dem Ergebnis, dass der Markt für Telematiklösungen zur Flottensteuerung in Europa bis 2011 um jährlich 7,2 Prozent auf dann 1,6 Mrd. Euro Umsatz zulegen werde (Vgl. Handelsblatt). Eine ihrer wichtigen Anwendungen finden diese Lösungen in der Logistik, die angesichts knapper werdender Ressourcen und steigenden Wettbewerbdrucks immer neue Instrumente benötigt, um effizienter zu werden. Praktikable Lösungen bieten Flottensteuerungssysteme, die z. B. Fahrtrouten optimieren, über Verbrauchswerte informieren oder Zusatznutzen wie die Routenverfolgung anbieten. Ohne Satellitentechnik sind diese Anwendungen nicht flächendeckend realisierbar. Satelliten bieten den Vorteil, auch schwer zugängliche Regionen der Erde mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand auszuleuchten. So sind die Investitionen, die erforderlich ist, um den sogenannten „Footprint“ eines Satelliten, also seinen Abdeckungsbereich auf der Erdoberfläche, mit einer terrestrischen Infrastruktur abzudecken, wesentlich höher als die für die Herstellung eines Satelliten und seinen Transport ins Weltall (Vgl. Schiller, S. 208). Die vorliegende Belegarbeit versucht, die vorhandenen und geplanten Systeme der Satellitennavigation darzustellen und die Potentiale ihrer heutigen und zukünftigen Nutzung in der Logistik zu ergründen.

1.2. Historische Entwicklung der Satellitennavigation

Als sich am 4. Oktober 1957 die sowjetische Rakete R7 über der kasachischen Steppe erhebt, um den ersten künstlichen Erdtrabanten Sputnik 1 („Sputnik“ – russisch „Gefährte“) ins Weltall zu transportieren, ahnt wohl kaum jemand das gewaltige Zukunftspotential der Satellitentechnik. Zunächst gedacht als Propaganda-Coup des Kalten Krieges, mit dem die Sowjets ihre technologische Überlegenheit gegenüber der westlichen Welt demonstrieren und das Rennen um die Vormachtstellung im Kosmos gewinnen wollten, enthält sein Innenleben wenig Spannendes: zwei Temperaturmesser für die Innen- und die Außentemperatur, eine Radioanlage für zwei Frequenzen und zwei Batterien (Vgl. Raumfahrer.net). Der Anfang ist jedoch gemacht, und das militärische und technologische Wettrüsten der Weltmächte USA und UdSSR forciert die weitere Entwicklung der Satellitentechnik, die im Laufe der Zeit auch für zivile Zwecke anwendbar wird.

Zunächst hat jedoch in Ost wie West der militärische Nutzen aller Erfindungen Vorrang. Bereits 1958, fünf Monate nach dem Start des Sputnik 1, kontern die Amerikaner mit dem „Explorer“(Vgl. Willemin.li). Und auch die ersten Navigationsanwendungen der Satellitentechnik unterliegen ausschließlich militärischen Anwendungen. Mit dem Navy Navigation Satellite System (NNSS) stieg die U.S. Navy im gleichen Jahr in die satellitengestützte Funkortung ein. Grundlage des NNSS-Systems war eine Methode, die an der John-Hopkin-Universität in Baltimore entwickelt wurde – und zwar wiederum aus Motiven der militärischen Rivalität zwischen Ost und West. In Baltimore hatte man nämlich eine Technologie entwickelt, mit der Position, Geschwindigkeit und zurückgelegter Weg des Sputnik 1 bestimmt werden konnten. Aus der Umkehrung dieser Methode entstand nun die Idee, die Position eines Beobachters zu berechnen, wenn die aktuelle Position des Satelliten bekannt ist (Vgl. Mansfeld, S.97).

Wenig später folgte die sowjetische Marine mit einer Kopie des NNSS, die sie Tsikade nannte (Vgl. Dodel/Häupler, S.159). Bereits 1967 wurde NNSS unter dem Namen TRANSIT auch für die zivile Nutzung freigegeben. Mit diesem System wurde erstmals eine satellitengestützte, punktgenaue und erdumfassende Navigation in der zivilen Seefahrt ermöglicht (Vgl. Mansfeld, S.97). 1971 gelang es den USA mit dem System OMEGA sogar, auch unter Wasser zu navigieren, so dass selbst U-Boote unter dem Nordpol Positionierungen vornehmen konnten (Vgl. Dodel/Häupler, S. 159).

Abb. 2: Explorer

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Sputnik 1

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Wurzeln für das heutzutage in der westlichen Welt maßgebliche System GPS liegen ebenfalls bereits in den späten sechziger und frühen siebziger Jahren. Ziel der Zusammenlegung der Projekte Timation Program der U.S. Navy und 621 B der U.S. Air Force unter der Obhut der Air Force zum NAVSTAR ( Navigation System with Time and Ranging ), später GPS (Global Positioning System) genannt, war es, einen leistungsstarken Navigationsdienst aufzubauen, der die Steuerung von Land-, Wasser- und Luftstreitkräften optimiert. So sollte eine präzise dreidimensionale Ortung überall auf der Welt und bei jeder Wetterlage zur Verfügung stehen. Eine zivile Nutzung wurde zunächst nicht angestrebt (Vgl. ebd., S. 161).

Natürlich wollte man auch auf der anderen Seite des Eisernen Vorhangs die Möglichkeiten zur Navigation mit Hilfe der Satellitentechnik ausschöpfen, und so kam es in den sechziger Jahren zur Ablösung des Tsikade-Systems durch das neue Konzept Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS) der sowjetischen Luftwaffe, das nunmehr wesentlich höhere Genauigkeiten und Verfügbarkeiten erlaubte. Man orientierte sich bei der Konzeption des Systems am westlichen Vorbild GPS, und ebenso wie in Amerika sollte es allein militärischen Zwecken dienen.

Erstaunlich sind die langen Entwicklungszeiträume, die zum Aufbau von Satellitensystemen benötigt werden. So konnte GPS erst 1997, nachdem es 1978 in Probebetrieb ging, in vollem Umfang genutzt werden (Vgl. ebd., S. 160f.). Auch GLONASS nahm erst 1996 den so genannten Wirkbetrieb auf, der Erstflug fand 1982 statt. Bedenkt man jedoch, dass z. B. GPS aus mittlerweile 24 Satelliten besteht (Vgl. Planet-Wissen.de) und berücksichtigt man, dass die die Satellitentechnik in einer Zeit, als Autos noch Heckflossen hatten, technisches Neuland betrat, so erscheint die lange Entwicklungszeit nachvollziehbar. Ein Navigationssatellit hat heute eine Lebenserwartung von etwa 20 Jahren. Neben Fehlstarts waren Ausfälle der hochpräzisen Uhr, die die funkgestützte Entfernungsmessung taktet, eine häufige Ursache von Satellitenausfällen (Vgl. ebd., S. 164).

Abb. 4: GLONASS-Satellit

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: GPS-Satellit

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2. Vorhandene und geplante Technologien zur Satellitennavigation

2.1. GPS

Das Global Positioning System, ursprünglich NAVSTAR oder auch NAVSTAR-GPS genannt, ist das heute am intensivsten genutzte Satellitensystem der Welt. Seine Bedeutung begründet sich beispielsweise darin, dass heutzutage die meisten Mobiltelefone mit GPS ausgerüstet sind. Bekanntermaßen entstehen daraus Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes, weil jedes Handy via GPS geortet werden kann (Vgl. School-In-Space.de). Aber auch die tragbaren GPS-Ortungsgeräte haben heute eine große Verbreitung gefunden. Ihre bislang wohl spektakulärste Anwendung fanden sie bei der Antarktisdurchquerung von Arved Fuchs und Reinhold Messner im Jahre 1989. Aber auch im Golfkrieg zwei Jahre später erlangten sie Bekanntheit, weil 9.000 solcher Geräte im Einsatz waren, um die amerikanischen Truppen und die ihrer Verbündeten in der Wüste zu koordinieren (Vgl. Planet-Wissen.de).

Der erste GPS-Satellit wurde 1978 ins Weltall geschickt (Vgl. Dodel/Häupler, S. 164). Mittlerweile besteht das System aus 24 künstlichen Trabanten, die in 20.200 Kilometern Höhe die Erde umrunden. Mit den Radiosignalen, die sie ausstrahlen, kann die Position eines handelsüblichen GPS-Empfängers auf etwa 30 bis 100 Meter genau bestimmt werden. 1995 wurde die offizielle Betriebsbereitschaft des GPS bekannt gegeben, wenngleich es bereits vorher nutzbar war, wie die genannten Beispiele belegen (Vgl. Planet-Wissen.de). Im Laufe der Jahre hat sich auch sein Anwendungsspektrum deutlich gewandelt: entwickelt als rein militärisches Objekt, waren bereits 2004 95 Prozent seiner Nutzung ziviler Natur (Vgl. Dodel/Häupler, S. 161). Von der in der Altran-Studie prognostizierten Zunahme der zivilen Nutzung von Satelliten wird auch GPS profitieren, da seine zivilen Anwendungsmöglichkeiten in Zukunft gefragter denn je sein werden. In wieweit das geplante europäische System Galileo seine Auslastung jedoch beeinträchtigen wird, ist selbst unter Experten umstritten.

2.2. Galileo

Galileo, der Hoffnungsträger der europäischen Luft- und Raumfahrtindustrie, hat weiterhin Startschwierigkeiten. Ursprünglich für 2008 geplant, geht man heute von einer Inbetriebnahme seiner 30 Satelliten im Jahr 2011 aus (Vgl. Mansfeld, S. 279; MAZ). Die Idee, ein europäisches Pendant zu GPS und anderen Satellitensystemen zu initiieren, entstand in den neunziger Jahren, als der zukünftige Bedeutungszuwachs der Satellitennavigation immer offensichtlicher wurde. Man wollte aus politischen und wirtschaftlichen Gründen unabhängig von GPS und GLONASS bleiben, die bis heute unter der Kontrolle militärischer Instanzen stehen (Vgl. ebd.; Dodel/Häupler, S. 183). Deshalb forderte die Europäische Kommission im Dezember 1994 die Mitgliedsstaaten der EU zur Schaffung eines eigenständigen europäischen Systems zur Satellitennavigation auf. So kam es zum Start des Projekts GNSS 2 unter der Leitung der European Space Agency (ESA), das nunmehr unter dem Namen Galileo von zahlreichen europäischen Institutionen und Unternehmen vorangetrieben wird (Vgl. Dodler/Häupler, S. 183). Die Kosten für die Errichtung des Systems werden auf 3,8 Milliarden Euro geschätzt (Vgl. MAZ).

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