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DDIL – Beeinträchtigt, verweigert, unterbrochen und mit geringer Bandbreite
DDIL – „Degraded, Denied, Intermittent, and Low-bandwidth“ (beeinträchtigte, unterbrochene, zeitweise verfügbare und Umgebungen mit geringer Bandbreite) – beschreibt Betriebsbedingungen, unter denen Funktionen zur Positionsbestimmung, Navigation, Zeitbestimmung (PNT), Kommunikation oder Sensorik teilweise oder vollständig ausfallen. Die DDIL-Bedingungen beeinträchtigen das Situationsbewusstsein, erhöhen die Navigationsunsicherheit und erschweren die autonome Entscheidungsfindung.
Moderne Navigationssysteme mildern diese Auswirkungen, indem sie leistungsstarke Trägheitssensoren mit mehreren Hilfsquellen mithilfe fortschrittlicher Sensorfusionsalgorithmen kombinieren.
Geschädigte Umwelt
Eine verschlechterte Umgebungssituation liegt vor , wenn Navigation oder Kommunikation zwar weiterhin möglich sind, jedoch mit eingeschränkter Leistung. Signaldämpfung, Mehrwegausbreitung, atmosphärische Störungen, Laub, städtische Schluchten, Tunnel, ungünstige Wetterbedingungen, elektromagnetische Störungen oder teilweise Sensorausfälle verringern die Genauigkeit, ohne jedoch zu einem vollständigen Ausfall zu führen.
Die Systeme bleiben in Betrieb, weisen jedoch größere Positionsunsicherheiten auf.
Verweigerte Umgebung
In einer „denied environment“ ist die Nutzung eines oder mehrerer wesentlicher Navigations- oder Kommunikationsdienste nicht möglich. GNSS , Spoofing, Einsätze unter Tage, Unterwassermissionen, Gebäude mit dichter Innenausstattung, elektronische Kriegsführung oder absichtliche Funkstille verhindern externe Positionsaktualisierungen.
In solchen Situationen schätzen Trägheitsnavigationssysteme Position, Geschwindigkeit und Lage unabhängig voneinander, bis wieder Hilfsensoren zur Verfügung stehen.
Unbeständige Umgebung
In einerintermittierenden Umgebung stehen Navigations- oder Kommunikationsdienste nur in kurzen oder unvorhersehbaren Zeitintervallen zur Verfügung. Drohnen, die zwischen Gebäuden fliegen, autonome Bodenfahrzeuge, die in Tunnel einfahren, maritime Plattformen, die in der Nähe von Klippen operieren, oder Satelliten, bei denen es zu periodischen Sichtunterbrechungen kommt, verlieren wiederholt externe Messdaten und stellen diese wieder her.
Sensorfusionsalgorithmen müssen jede neue Beobachtung schnell validieren und integrieren und dabei die Kontinuität der Navigation während der Ausfälle gewährleisten.
Unbeständige Umgebung
Eine Umgebung mit geringer Bandbreite schränkt die Datenmenge oder die Übertragungsfrequenz ein. Taktische Funknetze, Satellitenkommunikation, Unterwasser-Akustikmodems, abgelegene Industriestandorte und unbemannte Systeme mit großer Reichweite arbeiten häufig mit begrenztem Durchsatz.
Navigationssysteme priorisieren daher wesentliche Messwerte, komprimieren Telemetriedaten, reduzieren die Aktualisierungsraten und führen den Großteil der Schätzungen lokal durch, um die Betriebsleistung aufrechtzuerhalten.
Szenarien aus dem Alltag und aktuelle Technologien
In einigen DDIL-Szenarien treten mehrere Bedingungen gleichzeitig auf. Beispiele hierfür sind GNSS und eingeschränkte Kommunikationsmöglichkeiten, zeitweise verfügbare GNSS Telemetrie geringer Bandbreite, elektromagnetisch gestörte Umgebungen, GPS-gestörte Umgebungen, Einsätze ohne Kommunikationsmöglichkeiten, Missionen ohne Sensordaten sowie Umgebungen mit elektronischer Kriegsführung in mehreren Domänen. Diese hybriden Szenarien stellen die anspruchsvollsten Einsatzbedingungen dar, da sie gleichzeitig die Navigation, die Kommunikation und das Lagebild beeinträchtigen.
Moderne INS bewältigen DDIL-Umgebungen durch die Integration von IMUs mit GNSS, Wegmessern, LiDAR, Kameras, Doppler-Geschwindigkeitsmessern (DVL), USBL-Systemen (Ultra-Short Baseline), Radauslesern, Radar, Magnetometern, Barometern und anderen Hilfsensoren. Erweiterte Kalman-Filter (EKF), Faktorgraphen-Optimierung undSLAM-Algorithmen(Simultaneous Localization and Mapping) nutzen jede verfügbare Beobachtung, um die Trägheitsdrift zu begrenzen und trotz unsicherer Betriebsbedingungen eine robuste Positionsbestimmung aufrechtzuerhalten.
Hochleistungs-MEMS und taktische Trägheitsnavigationssysteme sind zu grundlegenden Technologien geworden, um eine widerstandsfähige PNT in DDIL-Umgebungen zu gewährleisten. Ihre Unabhängigkeit von externer Infrastruktur ermöglicht eine kontinuierliche Navigation, wenn Satellitensignale, Kommunikation oder externe Referenzen unzuverlässig oder nicht verfügbar sind.
