Auf dem Weg zur Standardisierung: Satellitenunabhängige Navigation auf der Ostsee

Das DLR hatte bereits im Zeitraum 2017 bis 2021 das weltweit erste großflächige Testfeld für das funkbasierte R-Mode-System zusammen mit Partnern entwickelt und aufgebaut. „Dieser erste Schritt, ein maritimes Backupsystem im Ostseeraum zu etablieren, hat gezeigt, dass die R-Mode-Technologie als alternatives terrestrisches Navigationssystem in der Praxis funktioniert und eine Positionierung eines Schiffs auch ohne satellitengestützte Systeme ermöglicht“, sagt die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla. „Damit leistet das DLR nicht nur einen wichtigen Beitrag zur Sicherheit in der maritimen Schifffahrt, sondern letztlich auch für die Leistungsfähigkeit der Wirtschaft.“

R-Mode als kostengünstiges Backup zu satellitengestützten Navigationssystemen

Das DLR-Institut für Kommunikation und Navigation arbeitet an Technologien, Empfangsstörungen globaler Satellitennavigationssysteme zu erkennen, zu unterdrücken und mit Hilfe von alternativen Sensoren und Systemen die Verfügbarkeit und Verlässlichkeit von Navigationsinformationen sicherzustellen. Initiiert durch die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) entwickelten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das alternative terrestrische Funknavigationssystem Ranging Mode oder kurz R-Mode. R-Mode nutzt bereits existierende Infrastrukturen der nationalen maritimen Einrichtungen für die Bereitstellung von Funkdiensten im Bereich der Mittelwelle und der Ultrakurzwelle und bietet somit einen kosteneffizienten Navigationszusatzdienst. In den letzten sieben Jahren ist dabei ein Versuchsfeld mit acht R-Mode-Sendern mit einer Ausdehnung von etwa 800 Kilometern zwischen Helgoland und Stockholm entstanden.

Neben dem DLR nutzen auch weitere Forschungseinrichtungen, maritime Behörden und Industrieunternehmen dieses Versuchsfeld, um die R-Mode-Technologie zu etablieren, validieren und Prototypen von R-Mode basierten Empfangsgeräten und Anwendungen zu entwickeln.

Erweiterung des R-Mode-Testfelds im Ostseeraum

Derzeit wird im 2023 gestarteten Projekt ORMOBASS das Testgebiet auf den Ostseeraum zwischen Schweden, Finnland und Estland ausgeweitet. Damit wird eine Region erfasst, aus der aktuell häufig Störungen des Navigationssystems gemeldet werden. 2024 analysierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die dortigen Mittelwellen-Funksignalstationen (Funkbaken) und erarbeiteten zusammen mit den vorhandenen Sendern des Testgebiets ein Konzept zur Erweiterung. Dieses Konzept umfasst die Grundfunktionen des Systems und wird in den Jahren 2025 und 2026 umgesetzt. Das Ziel ist, bis 2026 alle wesentlichen Funktionen des R-Mode-Systems für beide Frequenzbänder, Mittel- und Ultrakurzwelle, zu entwickeln und den zuständigen maritimen Behörden für den Betrieb des erweiterten Testgebiets zur Verfügung zu stellen. Das DLR übernimmt dabei neben der Projektleitung auch die Entwicklung der R-Mode-Empfängertechnologie, das Systemdesign, die Systemprüfung und die Standardisierung.

Standardisierung – Der Weg zur Anerkennung des Systems

Damit Schiffe das R-Mode-System auf ihrer Fahrt zwischen zwei Häfen nutzen können, müssen Sender vorhanden sein, die einen einheitlichen R-Mode Dienst anbieten, sowie Empfänger an Bord, die für die Schiffsnavigation zugelassen sind. Beides erfordert die Standardisierung des R-Modes durch unterschiedliche Organisationen. Für den Mittelwellenbereich des R-Modes-Systems konnten das entwickelte Konzept des Projekts ORMOBASS und Ergebnisse vorheriger Projekte aus dem Ostseeraums sowie aus den DLR-Programmen Verkehr und Sicherheit erfolgreich in die IALA (International Organization for Marine Aids to Navigation) Richtlinie zur Mittelwellen R-Mode-Signalcharakteristik und Navigationsnachricht eingebracht werden. Dabei wurden auch Erfahrungen aus Kanada und Südkorea berücksichtigt. Seit Anfang 2025 steht nun das Ergebnis dieser fünfjährigen Arbeit, die IALA Guideline 1187, allen Interessierten zur Verfügung, die Mittelwellen R-Mode-Signale einsetzen möchten.

Im Projekt ORMOBASS haben die Forschenden gerade damit begonnen, diese Richtlinie im Ostseeraum umzusetzen. Ab Anfang 2026 werden die standardisierten Signale im Bereich zwischen Deutschland, Finnland und Estland verfügbar sein.

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