Lieferanten: Navigation bei fehlendem GPS-Empfang

Advanced Navigation

Fortschrittliche Trägheitsnavigationssysteme (INS) für zuverlässige Navigation in anspruchsvollen Einsatzumgebungen

ANELLO Photonics

Modernste Trägheitslösungen für hochpräzise Navigation und Positionierung in Umgebungen ohne GPS-Empfang

Inertial Labs, a VIAVI Solutions Company

Taktische IMU-, GPS/INS- und Waffenausrichtungslösungen

Ground Control

Zuverlässige, robuste und sichere Satellitenkommunikation und garantierte PNT-Lösungen für missionskritische Anwendungen

UAV Navigation-Grupo Oesía

Modernste Flugsteuerungs- und GNSS-unabhängige Navigationstechnologien für militärische und staatliche UAV-Plattformen

EMCORE Corporation

Hochleistungsfähige faseroptische, Ringlasergyro- und MEMS-Trägheitssensoren und Navigationssysteme

Silicon Sensing

MEMS-Trägheitssensoren, Gyroskope und Beschleunigungsmesser für Trägheitsnavigation, Steuerung und Stabilisierung

Septentrio

Sichere PNT-Lösungen für missionskritische Anwendungen in Militär, Verteidigung und Regierung

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Navigations- und Ortungslösungen für den Einsatz ohne GNSS/GPS

Olivia Hannam

Aktualisiert:

Die GPS/GNSS-unabhängige Navigation ermöglicht es Militärfahrzeugen und autonomen Plattformen, ihre Position und Bewegung in Umgebungen zu bestimmen, in denen globale Navigationssatellitensysteme nicht verfügbar sind, gestört oder manipuliert sind.

Solche Umgebungen treten in modernen Kampfgebieten zunehmend auf, insbesondere dort, wo Gegner elektronische Kriegsführung einsetzen.

Ohne zuverlässige Satellitensignale benötigen unbemannte Systeme alternative Lösungen, die Trägheitsmessung, Umgebungserfassung, Kartierung und algorithmische Schätzung kombinieren. Diese Lösungen sind oft auf den jeweiligen Einsatzbereich – zu Lande, in der Luft, auf See oder unter der Oberfläche – zugeschnitten und hinsichtlich Ausfallsicherheit, Genauigkeit und Echtzeit-Reaktionsfähigkeit optimiert.

Drohnennavigation von Honeywell

HGuide o480 Inertial-/GNSS-System für die Drohnennavigation von Honeywell.

Wichtige Anwendungen ohne GNSS-Empfang

Fähigkeiten ohne GNSS-Empfang sind für zahlreiche Einsatzarten von entscheidender Bedeutung. Die folgenden Bereiche stellen die primären Verteidigungsanwendungen für diese Technologien dar:

Unbemannte Luftfahrzeuge in umkämpften Lufträumen

Militärische UAS (Unmanned Aerial Systems) werden häufig in Anti-Access/Area-Denial-Zonen (A2/AD) eingesetzt, in denen mit GNSS-Spoofing und -Störungen zu rechnen ist. Bei diesen Missionen stützen sich UAVs auf Trägheitsnavigationssysteme, geländebezogene Navigation, visuelle Odometrie und SLAM, um die Flugsteuerung aufrechtzuerhalten, präzise Zielerfassung durchzuführen oder ISR ohne Satellitenunterstützung zu betreiben.

Zu den Anwendungsbereichen gehören Langstreckenaufklärung, taktische Kartierung, Loitering Munitions sowie die Koordination von Drohnenschwärmen, die alle eine unabhängige Navigationsresilienz erfordern.

Bodenrobotik für städtische und unterirdische Einsätze

Städtische Straßenschluchten können Mehrwegverzerrungen oder einen vollständigen Signalverlust verursachen. In solchen Umgebungen nutzen unbemannte Bodenfahrzeuge (UGVs) taktische IMUs, LIDAR-Sensoren, Radar und SLAM-Algorithmen, um Folgendes zu unterstützen:

Diese Plattformen müssen in der Lage sein, in Korridoren ohne GPS-Empfang, in Unterführungen, Kellern oder beengten Infrastrukturumgebungen zu operieren.

Unterirdische und Tunnelaufklärung

Spezialisierte unbemannte Systeme werden für die unterirdische Erkundung in gesperrten Bereichen eingesetzt, wie beispielsweise Tunnelnetzen, Höhlenkomplexen oder gehärteten militärischen Anlagen. Diese Fahrzeuge müssen ohne Zugang zu GNSS navigieren können und sind mit Sensorpaketen für Kartierung, Lokalisierung und Strukturanalyse ausgestattet.

Sie werden eingesetzt für:

  • Erkennung von Grenztunneln
  • Kartierung feindlicher unterirdischer Anlagen
  • Katastropheneinsatz in eingestürzten Infrastrukturen

Unterwasser- und Küstennavigation

GNSS-Signale dringen nicht durch Wasser, sodass alle Unterwasseroperationen von Natur aus ohne GPS-Empfang stattfinden. Unbemannte Unterwasserfahrzeuge (UUVs) nutzen Doppler-Geschwindigkeitsmesser (DVLs), Trägheitssensoren, bathymetrische Karten und akustische Baken zur Navigation.

Zu den Anwendungsbereichen gehören:

  • Minenabwehr
  • Hafen- und Küstenüberwachung
  • Überwachung der Meeresbodeninfrastruktur
  • Verdeckte ISR-Operationen

Taktische Operationen und Navigation von Fußsoldaten

Handgeführte oder am Körper getragene Navigationsgeräte sind für Truppen, die in elektronischen Kriegsführungszonen oder in Umgebungen mit beeinträchtigtem GNSS-Empfang operieren, unverzichtbar. Diese Geräte nutzen Koppelnavigation, Magnetometer und Geländedaten, um die Einsatzkräfte geräuschlos und präzise zu führen.

Solche Systeme sind konzipiert für:

  • Spezialeinheiten in gesperrten Gebieten
  • Verdeckte Ein- und Ausstiegsrouten
  • RF-stille Navigation


Trägheitsmesseinheiten von Inertial Labs

MEMS-Trägheitsmesseinheit IMU-H100 für die Navigation von Drohnen, U-Booten und autonomen Fahrzeugen von Inertial Labs.

Autonome Logistik und Nachschubversorgung

Unbemannte Logistikfahrzeuge unterstützen die Aufrechterhaltung von Missionen in Regionen mit GNSS-Einschränkungen. Boden- oder Luftnachschubplattformen nutzen vorprogrammierte Routen, Hinderniserkennung und Algorithmen zur Geländeverfolgung, um Lieferungen in feindlichen Umgebungen durchzuführen.

Zu den gängigen Anwendungsfällen gehören:

  • Autonome Frachtlieferung an Einheiten an der Front
  • Abwurf medizinischer Hilfsgüter in Gebieten mit elektronischer Kriegsführung
  • Unauffällige Logistikmissionen in gesperrten Lufträumen
  • Navigationstechnologien zur Unterstützung von Operationen ohne GNSS-Empfang

Systeme ohne GNSS-Empfang integrieren mehrere Sensormodalitäten und Berechnungsmethoden, um eine genaue Navigation zu erreichen. Zu den Kerntechnologien gehören:

  • Trägheitsnavigationssysteme (INS): Gyroskope und Beschleunigungsmesser für die Koppelnavigation
  • Magnetometer: Kompassähnliche Orientierungsinstrumente, die gegen Satellitenausfälle resistent sind
  • Visuelle Odometrie: Bewegungserfassung mittels optischer Bildanalyse, einschließlich der Verwendung von Optical-Flow-Sensoren zur Bewegungsschätzung auf Pixelebene
  • LIDAR- und Radarsensoren: Umgebungsabtastung zur geländebezogenen Positionsbestimmung
  • Akustische Navigation: Einsatz in Unterwasserumgebungen mit Sonar oder DVLs
  • SLAM-Algorithmen: Echtzeit-Kartierung und Lokalisierung
  • Zeitmodule: OCXOs oder chip-scale Atomuhren zur Zeitsynchronisation
  • Sensor-Fusions-Frameworks: Kombination mehrerer Datenquellen für eine genaue Lokalisierung

Arten von Systemen ohne GNSS/GPS-Empfang

Die Funktionen bei GNSS-Ausfall variieren je nach Mission und Plattform. Zu den wichtigsten Systemtypen gehören:

  • UAV-Navigationsmodule: Für Angriffs- und ISR-Drohnen in umkämpften Lufträumen
  • UGV-SLAM-Systeme: Entwickelt für robotergesteuerte Bodenplattformen in komplexem Gelände
  • Unterwasser-Navigationssysteme: Speziell auf UUVs für den vollständig untergetauchten Betrieb zugeschnitten
  • Tragbare Navigationssets: Kompakte Werkzeuge für Fußtruppen
  • Schwarmkoordinationssysteme: Interne Navigationslogik für autonome Operationen mit mehreren Agenten

Industriestandards und Verteidigungsspezifikationen

GNSS-unabhängige Navigationssysteme müssen strenge Verteidigungsstandards erfüllen, um Leistung und Interoperabilität zu gewährleisten. Zu den gängigen Standards gehören:

  • MIL-STD-810: Umweltprüfstandards für Vibration, Temperatur und Stoßbelastung
  • MIL-STD-1553 / 1760: Kommunikationsprotokolle für Avionik- und Waffenschnittstellen
  • MIL-STD-461: Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
  • STANAG 4586: NATO-Standard für die Interoperabilität von UAVs
  • DO-178C / DO-254: Anwendbar für zertifizierte Software und Hardware in Luft- und Raumfahrtqualität

Diese Standards gewährleisten Zuverlässigkeit in extremen Betriebsumgebungen und ermöglichen die Integration in bestehende Kommando- und Kontrollstrukturen.

Vergleiche mit herkömmlichen GNSS-basierten Systemen

Herkömmliche Navigationssysteme sind stark auf GNSS-Konstellationen wie GPS, GLONASS, Galileo und BeiDou angewiesen. Diese Systeme sind zwar in offenen und stabilen Umgebungen effektiv, jedoch anfällig für:


  • Signalstörung oder -manipulation

  • Mehrwegverzerrung in städtischem Gelände
  • Ausfall in unterirdischen oder unter Wasser liegenden Bereichen
  • Taktische Gefährdung durch HF-Emissionen

GNSS-unabhängige Systeme mindern diese Schwachstellen durch interne Sensorik, passive Datenerfassung und geländebasierte Lokalisierung und bieten so Widerstandsfähigkeit und Unabhängigkeit von weltraumgestützter Infrastruktur.

Strategische Bedeutung der GNSS-unabhängigen Navigation

Da Streitkräfte zunehmend auf autonome und halbautonome Systeme angewiesen sind, ist die Fähigkeit, unter GNSS-ausgefallenen Bedingungen zu operieren, für die Missionssicherheit unerlässlich. Feindliche Bedrohungen der Satelliteninfrastruktur und zunehmende Fähigkeiten im Bereich der elektronischen Kriegsführung unterstreichen den strategischen Bedarf an widerstandsfähigen, modularen und signalunabhängigen Navigationssystemen.

GNSS-ausgefallene Lösungen unterstützen die operative Flexibilität, verbessern die Überlebensfähigkeit und gewährleisten die Missionskontinuität in allen Bereichen – zu Lande, in der Luft, auf See und unter der Erde.