Die Navigation moderner Schiffe beruht sowohl auf modernen satellitengestützten Navigationssystemen, wie beispielsweise dem Global Positioning System (GPS), als auch auf Seekarten und Radar. Das GPS liefert Positions-, Zeit- und Geschwindigkeitsdaten, die in vielen Systemen an Bord eines Schiffes benötigt werden. Durch Jamming (Stören des GPS-Signals) oder Spoofing (Manipulation des GPS-Signals) kann der Betrieb von Schiffen massiv beeinträchtigt werden. Insbesondere in einem unbemannten Betrieb, bei dem in die Steuerung eines Schiffes lediglich von Land aus eingegriffen werden kann, ist die Verlässlichkeit von GPS-Signalen von maßgeblicher Bedeutung. In einer Messkampagne erprobte 2016 das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gezielte Maßnahmen gegen Jamming und Spoofing [DLR16d]. Mittels eines neu entwickelten Antennenempfängers können Störungen sowie Manipulationen erkannt und abgemildert werden [DLR16d].

Entscheidend für verlässliche Navigation von ferngesteuerten oder autonomen Schiffen ist das Zusammenspiel zahlreicher Sensoren, da es nicht möglich ist mittels eines einzelnen Sensors die gesamte Umgebungssituation eines Schiffes zu erkennen und abzubilden. Daher müssen die Daten von verschiedenen Sensoren sowohl Überwasser als auch Unterwasser erfasst, zusammengeführt und analysiert werden. Die Datenverarbeitung sollte direkt und unmittelbar in die anschließende Wegplanung und das Kollisionsvermeidungssystem integriert sein [zlise497135, S. 16].

Das in Abbildung 1 vorgestellte Konzept zur Realisierung der Navigation autonomer Schiffe beschreibt den Einsatz von Sensoren für das Erfassen der Situation eines Schiffes. Mittels des Global Positioning Systems (GPS) und Beschleunigungssensoren wird die aktuelle Position, die Ausrichtung und die räumliche Lage des Schiffes erfasst. Kamera, Radar und Lidar (englisch: light detection and ranging) erfassen die Schiffsumgebung sowohl im Nah- als auch im Fernbereich. Anschließend müssen diese Sensordaten zusammengeführt und verarbeitet werden. Hierbei können die Aufnahmen von Kameras, beispielsweise mit Programmen zur Bilderkennung in Echtzeit, verarbeitet werden und so andere Schiffe oder Hindernisse identifiziert werden. Eine Kombination der von den Sensoren erfassten und verarbeiteten Daten wird in Verbindung mit Navigationskarten und aktuellen Wetterdaten zur räumlichen Orientierung des Schiffes genutzt. Auf Basis dieser räumlichen Orientierung, erfolgen Navigationsentscheidungen und Manöver zur Kollisionsvermeidung. In diesem Lösungsansatz aus dem Jahr 2016 werden die Daten von Schiffssensoren somit zusammen mit externen Daten genutzt, um die Position und Lage des Schiffes zu seiner Umgebung zu bestimmen. Auf Grundlage dieser Positionsbestimmungen kann die Navigation und die Reaktion auf die Umgebung eines autonomen Schiffes erfolgen [AAWA16, S. 1819].