Das GPS-System (Global Positioning System = GPS) wird als Positionierungssystem in fast allen Drohnen genutzt. Zum Beispiel auch in nahezu allen Drohnen-Modellen des Marktführers DJI – beispielsweise der DJI Mavic 1 und DJI Mavic 2, der DJI Phantom-Serie oder der DJI Inspire-Serie. Einzige Ausnahme dürfte die DJI Tello sein.
Hierdurch kennt die Drohne die eigene Position und kann diese genau halten (auch bei Wind) oder Sonderfunktionen durchführen (z.B. den automatischen Rückflug / Return-to-Home im Notfall). Die Funktionsweise eines globalen Navigations-Satellitensystems beruht auf der Kalkulation der eigenen Position auf Basis verschiedener Signallaufzeiten von Satelliteninformationen, die wiederum aus einem Zeitstempel und der Satellitenposition bestehen. Durch Abgleich mehrerer Informationspakete unterschiedlicher empfangener Satelliten kann dann die genaue eigene Position errechnet werden.
GPS Week Number Rollover (GPS WNRO) – der Wochenzähler
Im Standard des GPS-Systems wird dabei auch ein Wochenzähler genutzt (Week Number), der am Ende jeder Woche (Rollover) eine Ziffer hochgezählt wird. Für diesen Wochenzähler ist im Standard ein Größe von 10 Bit im GPS-System vorgesehen. Das entspricht einem Zahlenraum von 1.024 möglichen Werten (also den Zahlen von 0 bis 1.023).
Ist dieser Zahlenraum ausgeschöpft (also wurden 1.024 Wochen hochgezählt) springt der Zähler wieder zurück auf 0 und beginnt von vorn zu zählen. Diese 1.024 Wochen entsprechen einem Zeitraum von knapp 20 Jahren. Die Einführung des GPS-Systems und somit die erste Zählung begann im Januar 1980.
Gefahr bei Rücksprüngen
Bereits am 22. August 1999 sprang der Zähler das erste mal zurück auf 0. Der nächste Rücksprung ist am 6. April 2019. Der darauffolgende dann im November 2038.
Die große Gefahr dabei: wurde die GPS-Positionierung (z.B. in mobilen Navigationssystemen wie TomTom, KFZ-Navis, Smartphones oder vor allem auch in Drohnen) nicht „clever“ implementiert, so dass das System diesen Rücksprung auf 0 versteht und korrekt deutet, so kann es zu sehr großen Problemen mit ggf. gefährlichen Auswirkungen kommen.
Manche Systeme könnten dann beim Empfangen der GPS-Daten vom Satelliten mit dem zurückgesprungenen Wochenzähler auf 0 darauf schließen, dass wieder das Jahr 1980 sei (in dem die Zählung mit 0 begonnen hatte). Dies führt dann zu völlig falschen Positionsdatenberechnungen oder zum Absturz des Systems. Die Problematik lässt sich sehr gut mit dem Jahr-2000-Problem (Millenium-Bug) vergleichen. Der Hersteller mobiler Navigationssysteme TomTom hat bereits ein Firmware-Update ausgerollt, das die zu erwartenden Probleme / Ausfälle bei älteren Systemen beheben soll.
GPS WNRO-Bug bei Drohnen
Der Hersteller DJI hat bereits verlauten lassen, dass all seine Systeme und Drohnen intensiv geprüft worden sind und dieses Problem nicht aufweisen bzw. die GPS Week Number Rollover (WNRO) Rückstellung problemlos meistern sollen. Neuere Drohnen vertrauen übrigens nicht nur auf das US NAVSTAR GPS-System (vom US-Verteidigungsministerium), sondern nutzen parallel auch das russsische GLONASS-System. Dieses hat keine Probleme mit der Rückstellung eines Wochenzählers.
Problematisch dürften hier eher die kleineren Drohnen-Hersteller und Billigprodukte sein, die mit wesentlich geringerem Aufwand entwickelt worden sind und deren langfristiger Betrieb und Support weniger im Fokus dieser Hersteller liegt.
Empfehlung & Prüfung
Nach dem 6. April sollte man unbedingt alle GPS-basierten Systeme vor der weiteren Nutzung erst einmal auf Funktionstüchtigkeit prüfen – besonders Systeme wie Drohnen, bei denen ein Fehler in der GPS-Positionierung verheerende Auswirkungen haben könnte. Wichtig zu verstehen ist: Sollte ein System von dem Problem betroffen sein, so betrifft dies dann nicht nur den Tag der Umstellung (also den 6. April), sondern auch alle Folgetage.
Bei Drohnen sollte man nach dem 6. April die eigene Positionsbestimmung der Drohne auf Sinnhaftigkeit prüfen. Dies kann man nicht auf Basis des grünen Signals „GPS bereit“ machen. Denn dies besagt nur, ob genügend Satelliten empfangen werden – nicht aber, ob die Positionsberechnung korrekt ist.
Wichtige wäre, die von der Drohne ermittelte und z.B. in der zugehörigen App angezeigte eigene Position auf Sinnhaftigkeit zu prüfen. Am beispiel DJI würde das bedeuten:
- die Fernsteuerung und die Drohne am Boden einschalten
- die DJI GO 4-App starten und sich verbinden lassen
- auf genügend Satelliten (mind. ca. fünf bis sieben) warten
- auf der Karte in der App prüfen, ob die eigene Position der Drohne passt und korrekt angezeigt wird
- erste Flüge vorsichtig durchführen
