Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen
Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen

Astronomische Navigation als GNSS-Alternative auf See

© Fraunhofer CML

MoNaMe – Modern Navigation Methods for Autonomous Alternative Absolute Positioning

MoNaMe ist ein ESA-gefördertes Forschungsprojekt zur GNSS-unabhängigen, absoluten Positionsbestimmung auf See mittels astronomischer Navigation (Astronavigation/Celestial Navigation)

Projektdarstellung

Projektbeschreibung und Hintergrund

Die Seeschifffahrt steht vor einer kritischen Heraus­forderung: Moderne Navigationssysteme sind in hohem Maße auf GNSS, das Global Navigation Satellite System, angewiesen – ein System, das zunehmend durch Cyber­angriffe wie Jamming und Spoofing gefährdet ist. Was passiert, wenn das Signal ausfällt oder manipuliert wird? Das ESA-geförderte Forschungsprojekt MoNaMe (Mo­dern Navigation Methods for Autonomous Alternative Absolute Positioning) liefert eine vielversprechende Ant­wort: den Blick zurück zu den Sternen – mit modernster Technologie.

Ausgangslage und Idee von MoNaMe

  • GNSS ist anfällig für Jamming (Signalstörung) und Spoofing (manipulierte Positionsdaten)
  • Astronavigation liefert eine unabhängige, globale Referenz auf Basis von Sternpositionen
  • Himmelsaufnahme: 8-Kamera-Array erfasst Sternfeld
  • Identifikation: Musterabgleich ordnet Sterne dem Sternkatalog zu
  • Winkelbestimmung: Rektaszension und Deklination, die himmlischen Äquivalenten von Längen- und Breitengrad, werden ermittelt
  • Positionslösung: Höhenbasierte Methode berechnet absolute Schiffposition – ohne externe Kursreferenz
  • Stabilisierung: Gimbal hält Sensorik horizontal, adaptiv an Seegang angepasst

Leistungen des Fraunhofer CML im Projekt

Eine besondere Herausforderung war die Entwick­lung und der Bau eines aktiven Gimbals. Dieser gleicht Roll- und Nickbewegungen des Schiffes in Echtzeit aus und hält das Kamera-Array stets waagerecht – eine Grundvoraussetzung für zuverlässige Bildaufnahmen auf See. Intelligent reagiert das System zudem auf wech­selnde Seegangsbedingungen: Bei rauem Wetter wird die Integralverstärkung automatisch reduziert, um Über­kompensationen zu vermeiden. Besonders innovativ: Die höhenbasierte Positionsbestimmungsmethode kommt gänzlich ohne externe Kursreferenz aus. Im Überblick:

  • GNSS-freie, absolute Positionierung
  • Robuste Bildgewinnung durch aktiven Gimbal
  • Adaptive Regelung gegen Überkompensation
  • End-to-End-Validierung von Simulation bis Realbetrieb.

Projektstatus

  • Proof of Concept erfolgreich; Erkenntnisse fließen in weiterführende Seeversuche auf „Elly“ (Trondheim) ein

Forschungspartner

Projektkonsortium: SINTEF (Norwegen), TeleOrbit GmbH (Deutschland), Fraunhofer CML

Fördermittelgeber

ESA NAVISP-EL1-078 “AUTONOMOUS ALTERNATIVE ABSOLUTE NAVIGATION (AAAN) TECHNOLOGIES FOR MARITIME EXPRO+