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Sicherheit

  

Navigation (1) - Grundlagen der Ortung und GPS


Navigation (2) - StöreinflüsseNavigation (3) - Komponenten | Navigation (4) - Die Route | Navigation mit Head Display |

Was versteht man eigentlich unter Navigation?

Im Lexikon steht dazu:

Navigation (lat.) i.w.S. das ´Führen eines Wasser-, Luft- oder Raumfahrzeugs von einem Ausgangsort auf bestimmtem Wege zu einem Zielort, einschließlich der dazu erforderlichen Mess- und Rechenvorgänge. I.e.S. die Planung und Überwachung der Fahrzeugbewegung in möglichst optimale Weise.

 

N A V I G A T I O N =

 
 
Ortung

GPS

Koppelnavigation

Digitale Straßenkarte

+ Routenberechnung

Zieleingabe

Kriterien

Digitale  Straßenkarte

+ Zielführung

Sprachausgabe

Piktogramme

Digitale  Straßenkarte

 

 

Hier nun die Erklärung der wichtigsten Begriffe aus der Kfz-Navigation:

Ortung

ist die Bestimmung der
  • n
    aktuellen Position,
  • n
    der Fahrtrichtung sowie der
  • n
    Fahrgeschwindigkeit.

 

Koppelortung

Das Fahrzeugnavigationssystem bestimmt ausgehend von einer bekannten Anfangsposition die aktuelle Position durch Addition von Wegstücken. Aus den Signalen des Drehwinkelsensors sowie des Tacho- oder Radsensors bestimmt der Navigationsrechner die zurückgelegte Wegstrecke sowie die Fahrtrichtungsänderungen und erkennt den Streckenverlauf. Aus diesem Zusammenspiel ergibt sich die Koppelortung.

Nachteil der Koppelortung

Bei der klassischen Koppelortung durch Addition von Wegstrecken  addieren sich Messfehler und die Unsicherheit der Positionsbestimmung wächst mit der Zeit. Diese Fehler müssen durch Kartenvergleich oder erneutes Aufsetzen der Position korrigiert werden.

 

   

GPS

 Global Positioning System

Das GPS-Verfahren basiert auf der Entfernungsbestimmung durch Uhrenvergleich von 24 Satelliten auf 6 Kreisbahnen (mit je 4 Satelliten in 60° Abständen, Bahnhöhe 20180 km, Erdumkreisung in ca. 12 Stunden). Signalempfang ist weltweit, zu jeder Zeit, unabhängig vom Wetter und unabhängig von der Höhe. Sendefrequenz: f1 = 1575,42 MHz, f2 = 1227,6 MHz. Die Radiowellen verhalten sich ähnlich wie Lichtstrahlen. Das bedeutet es muss Sichtverbindung zwischen Satellit und Empfänger bestehen.

 

  • Prinzip GPS - "Wissen vor acht"
  • Video zum Galileo Satelliten Navigationssystem (ca. 9 min)

   

Bestimmung 

der Position

 

Nach Inbetriebnahme versucht das Navigationssystem selbständig die Satellitensignale zu empfangen. Die GPS-Ortung beruht auf direkten Entfernungsmessungen im Einweglaufzeitmessverfahren. Dazu senden die GPS-Satelliten 50 mal pro Sekunde Daten über Bahn, Zeit und Identifikation mit einer Sendeleistung ca. 50 Watt zur Erde. Durch die Laufzeit der Signale kann die Entfernung zum Satelliten und damit die eigene Position bestimmt werden.  Für die Bestimmung der eigenen Position (Ortung) ist der Empfang von mindestens drei Satelliten erforderlich. Bei Empfang von vier oder mehr Satelliten kann nicht nur die Position sondern auch die Höhenlage bestimmt werden.

  

   

Map-Matching

Mehrmals pro Sekunde führt der Navigationsrechner ein „Map-Matching“ durch; die auf der CD-ROM (DVD, Speicherkarte...) gespeicherte Straßenkarte wird mit dem gefahrenen Streckenverlauf verglichen. Dadurch wird die Genauigkeit innerhalb von digitalisierten Ortschaften bis auf ± 5 m und auf Landstraßen oder Autobahnen bis auf ± 50 m erhöht.

In nicht digitalisierten Gebieten ist ein Map-Matching nicht möglich, die Navigation erfolgt ausschließlich über Satellitendaten, die Entfernung wird in Luftlinienentfernung und Richtung zum Ziel angezeigt. Im Display erscheint die Anzeige „OFF-ROAD" (abseits der digitalisierten Straße).

 

 
   

Kleines Fazit

Erst die Kombination aus Koppelortung und GPS-Ortung macht ein Navigationssystem "unschlagbar". Bei der Koppelortung addieren sich zwar kleine Fehler, sie ist aber unabhängig vom Satellitenempfang. Fehler können durch Map-Matching ausgeglichen werden. GPS ist weltweit verfügbar und arbeitet sehr genau, Empfangsstörungen sind hier manchmal ein Handicap. Die Koppelortung wird durch das GPS kontrolliert.

+  

Festeingebaute Geräte verfügen über diese Kombination, während mobile Geräte und Handys nur über GPS verfügen. Wer viel unterwegs ist, ist in der Regel mit einem Einbaugerät besser dran. Gelegenheitsfahrern reicht meist ein mobiles "Navi" völlig aus.

Navigation mit dem Handy: Hierzu passt auch die Seite Nützliche Apps fürs Automobil.

 

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Quellen:    Blaupunkt, Technik Profi, 

 


Autor: Johannes Wiesinger
bearbeitet: 19.02.2015
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