Können Handysignale Flugzeuge sicher landen lassen?
Lässt sich mit einem Smartphone ein Flieger landen? Eine Studie zeigt, wie alternative Signale als Backup für GPS in der Luftfahrt genutzt werden könnten.
Ohne GPS geht bei der Flugzeuglandung wenig. Eine Studie hat untersucht, ob sich Handysignale als Backup nutzen lassen.
Foto: PantherMedia / whitelook
In der modernen Luftfahrt ist GPS unverzichtbar. Es ermöglicht präzise Navigation und sichere Landungen. Doch was passiert, wenn GPS-Signale gestört oder blockiert werden? Forschende der Sandia National Laboratories und der Ohio State University untersuchen eine innovative Lösung: die Nutzung von Handysignalen als Backup für GPS. Dieser Ansatz könnte dazu beitragen, Flugzeuge auch ohne funktionierendes GPS sicher zu landen.
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Handysignale in großer Höhe empfangen
In einer Höhe von etwa 24.000 Metern, über den Wüsten von New Mexico, baumeln Antennen an einem Wetterballon. Diese Antennen sind jedoch nicht an der Aussicht interessiert – sie lauschen auf Handysignale von Mobilfunkmasten am Boden. Diese Signale könnten eine alternative Möglichkeit zur Navigation bieten, wenn GPS ausfällt.
Die Forschenden entwickeln ein System, das mithilfe von sogenannten „Signalen der Gelegenheit“ Flugzeuge auf Kurs halten könnte. Diese Signale umfassen Mobilfunk- und Satellitensignale, die bereits vorhanden sind, aber bisher kaum für Navigationszwecke genutzt werden. Laut Jennifer Sanderson, leitende Forscherin bei Sandia, erklärt das Ziel der Studie: „Wir versuchen nicht, GPS zu ersetzen. Wir versuchen nur, es in Situationen zu unterstützen, in denen es beeinträchtigt oder gestört ist.“
Warum ist ein GPS-Backup notwendig?
GPS ist aus der modernen Technologie nicht mehr wegzudenken. Ob in der Luftfahrt, bei der Kartierung oder bei Börsentransaktionen – GPS spielt eine zentrale Rolle. Doch genau diese Abhängigkeit ist auch eine Schwachstelle. Immer wieder kommt es vor, dass Flugzeuge in der Nähe von Konfliktgebieten GPS-Signale verlieren oder gestörte Daten empfangen. Solche Störungen gefährden die Sicherheit von Piloten und Passagieren.
Eine weitere Bedrohung ist das sogenannte Spoofing, bei dem ein falsches Signal das GPS-System täuscht. In der Gaming-Welt mag dies harmlos erscheinen, doch in der Luftfahrt könnte es katastrophale Folgen haben. Piloten könnten unbemerkt in die falsche Richtung gelenkt werden.
Erste Tests und Datenanalysen
Das Forschungsteam präsentierte seine ersten Ergebnisse auf der „Institute of Navigation GNSS+“-Konferenz in Baltimore. Die gewonnenen Daten stammen aus Experimenten, bei denen Antennen an Wetterballons befestigt wurden, um Mobilfunksignale aus großer Höhe zu empfangen. „Wir haben eine Höhe von etwa 24.000 Metern erreicht. Im Vergleich dazu haben sich andere Studien auf 1500 bis 2100 Meter konzentriert“, erklärt Sanderson.
Die ersten Tests sind vielversprechend, doch es gibt noch Herausforderungen. Die Signale müssen nicht nur empfangen, sondern auch zuverlässig analysiert und in Echtzeit verarbeitet werden. Der nächste Schritt der Forschung ist es, die empfangenen Signale automatisiert auszuwerten, um eine effiziente und sichere Navigation zu ermöglichen.
Mobilfunksignale als Rettungsanker?
Die Idee, zufällig vorhandene Signale zu nutzen, ist nicht völlig neu. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben bereits vorgeschlagen, dass autonome Fahrzeuge mithilfe von „Signalen der Gelegenheit“ durch städtische Gebiete navigieren könnten. Hochhäuser blockieren oft GPS-Signale, während Mobilfunksignale leichter zugänglich sind. Nun wird dieser Ansatz auf die Luftfahrt ausgeweitet.
Durch die Nutzung des Doppler-Effekts können die Forschenden die Bewegung von Satelliten und Mobilfunkmasten relativ zur Antenne messen. Das ermöglicht es, die Position des Flugzeugs zu bestimmen. Diese Methode könnte besonders in Situationen hilfreich sein, in denen GPS nicht zuverlässig verfügbar ist.
Herausforderungen und zukünftige Entwicklungen
Trotz vielversprechender Ergebnisse gibt es noch viele technische Herausforderungen zu bewältigen. Die Datenverarbeitung erfordert präzise Algorithmen, die in Echtzeit arbeiten. Sanderson erklärt: „Die nicht so aufregende, aber sehr wichtige Seite der Navigation ist das Verständnis aller Fehlerquellen.“
Ein weiteres Problem besteht in der lückenhaften Abdeckung durch Mobilfunksignale in abgelegenen Gebieten. Die Stärke der Signale kann variieren, insbesondere in ländlichen Regionen. Daher ist es wichtig, die Signalcharakteristiken genau zu analysieren und mögliche Schwachstellen zu identifizieren.
Dennoch bleibt Sanderson optimistisch: „Während wir noch die Flugdaten verarbeiten, glauben wir, dass unsere vorläufigen Ergebnisse darauf hindeuten, dass wir in unserer maximalen Flughöhe von etwa 25.000 Metern Signale von Mobilfunkmasten empfangen haben.“ Wenn sich diese Signale als zuverlässig erweisen, könnte dies die Luftfahrt sicherer machen.
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