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Navigation

Prinzip
satellit

Bedeutung erlangte in den siebziger Jahren das Navigationssystem TRANSIT, das auf dem Doppler-Effekt beruht. Seit den achtziger Jahren werden das Global Positioning System (GPS) und das Global Orbiting Navigation Satellite System (GLONASS) genutzt. 

TRANSIT 
6 TRANSIT-Navigationssatelliten umkreisen in 1.100 km Höhe die Erde. Sie senden Funksignale mit bekannten Frequenzen aus. Aus den Differenzen der empfangenen zu den ausgesandten Frequenzen kann der Beobachter seinen Standort ableiten. 

GPS und GLONASS 
GPS und GLONASS sind zwei voneinander unabhängige Systeme. Werden zur Positionsbestimmung beide Systeme genutzt, ergibt sich ein hohes Maß an Navigationssicherheit. Bei GPS kreisen in 6 Umlaufbahnen je 4 Satelliten, bei GLONASS in 3 Umlaufbahnen je 8 Satelliten in ca. 20.000 km Höhe um die Erde. Weltweit können jederzeit mindestens 4 Satelliten von jedem System gleichzeitig beobachtet werden. Die Satelliten senden Positionskoordinaten und Zeitangaben aus. 

Mit diesen Informationen kann ein Beobachter auf der Erde, durch die Laufzeitmessung der Signale von mindestens drei Satelliten, unmittelbar seinen Standort berechnen.

Aus zwei Entfernungen ergeben sich auch zwei Schnittpunkte = mögliche Standpunkte (s.Lexikon/GPS).
Durch einen dritten/ vierten Satelliten kann der nicht zutreffende Punkt ermittelt werden oder er befindet sich z.B. nicht auf der Erde...Es reichen also für unsere Zwecke drei bis vier Satelliten aus.
Die Genauigkeit lag, durch Fehleraufschaltung, für den zivilen Sektor bei ca.100m (selbst dazu sind Laufzeiten im Nanosekundenbereich zu verarbeiten). Inzwischen ist diese künstliche Ungenauigkeit weggefallen und die Genauigkeit auf ca.10m gestiegen. Die Ausstrahlung eines Korrektursignales (2003/ EGNOS-System = European Geostationary Navigation Overlay Service) sind Genauigkeiten bis zu 3m erreichbar.

Pos.bestimmung GPS

Weil die Angabe von Längen und Breitengraden wenig komfortabel und für den Einsatz im Fahrzeug nicht geeignet ist wird eine Verbesserung der Genauigkeit und somit die "Verkehrstauglichkeit" durch die sog. Koppelnavigation erreicht.

KoppelnavigationDie Position wird 
- einerseits durch GPS und 
- andererseits durch Erfassung der  Wegstrecke und der Fahrtrichtung und deren Vergleich mit der digitalisierten Karte bestimmt.

Während  die Wegstrecke relativ leicht (und genau) über ABS-Sensoren bzw. das Tachosignal zu erfassen ist, wird die aktuelle Karte in einem langwierigen, teuren und somit nicht problemlosen Prozess entstehen. Fehler und Lücken sind also nie auszuschließen.*)s.unten

Es erfolgt während der Fahrt ein ständiger Vergleich der Ergebnisse beider Positionsbestimmungen. Die Karte wird also sinngemäß über das GPS-Raster gelegt und so ein ständiger Feinabgleich durchgeführt. 
Das Ergebnis ist eine Genauigkeit im Bereich von ca. 10m.

Gleichzeitig kann  damit die Zielführung auch dann fortgesetzt werden, wenn ein System (z.B. durch Abschattung der Satellitensignale) ausfällt. Der nächstmögliche Empfang synchronisiert beide Ergebnisse wieder. 

 

RealisierungNavi-Rechner

Da wären ein Navi-Rechner der gleichzeitig Sitz des Satellitenempfängers und  CD-Laufwerkes ist. 

Ihm werden die Signale der GPS-Antenne GPS-Antenne
und der ABS/Wegstreckengeber, des Rückfahrschalters und im Regelfalle des elektronischen "Kompass" zugeführt. 
Dieses Gyroskope oder auch  Drehratensensor bestimmt eigentlich nur die Abweichung von der ursprünglichen Fahrtrichtung. Trotzdem kann man so eine Übersicht über Abzweigungen, Kreuzungen, Straßenbiegungen usw. erhalten. (Also der Feinabgleich mit GPS.)

Dann brauchen wir noch das Bedienteil und natürlich einen Monitor.

Monitor KarteZur Übersicht bei Stadtfahrten  oder bei aufkommender Langeweile zur Ablenkung ist die Kartendarstellung gut geeignet. 

Da die Anlage heute aber ihr stimmliches Eigenleben entwickelt, ist mir die Pfeildarstellung und Angabe der verbleibenden Meter bis zur Kreuzung und Angabe des Straßennamens... lieber.
Reicht so doch ein kurzer Blick aus.

Und weil eh keiner hinsieht, kann im "einfachen" Fall Bedienteil und Radio miteinander verschmelzen. 

Drehratensensor  

Drehung (um die Fahrzeugachse) ruft ein Auslenken der Zungen hervor.

Schwingung bei Geradeausfahrt

Piezogeber wandeln das Verbiegen der Zungen bei Kurvenfahrt in Spannung um.

Piezoelektrisches
Element regt "Gabel" zum Schwingen an.

Monitor Pfeil

 

Navi Bedienteil

 

Nimmermüde Firmen haben geknetet und gedrückt bis der ganze Zauber in einen Normeinschub passte oder  für den Wanderer tragbar wurde.
Traffic Pro (Becker)

So ist nur noch Antenne und Tachosignal anzuknoten.

Außerdem  lag der Gedanke auf der Hand, dass man das CD-Laufwerk gleich mit als Player nutzen kann und den Verkehrsfunk des Radios in die Routenberechnung mit einbezieht. 
Letzteres verbirgt sich dann unter dem Namen TMC.

PS.:
Weshalb hat mir das noch nie geholfen? 
Weil kein Mensch gerade meinen Stau gemeldet hat!

 

TMC 
(Traffic Message Channel):

Regionale Radiostationen senden (bekannte!) Verkehrsmeldungen, die bei der "dynamischen Routenführung" die Wegberechnung beeinflussen können.

Schon ging alles Sinnen dahin eine Lösung zu finden. Jene nutzt das inzwischen fast alltägliche Zusammenspiel von Radio, Navigation, Telefon & Co.
Erinnern wir uns dabei an die "Kanonenrohre", die an Autobahnbrücken... auf uns zielen.
Erfassung des Verkehrsflusses ist ihre Aufgabe. Was dann zusammengefasst, aktualisiert, ausgewertet eben bearbeitet wird kann dem Fahrer (eigentlich nur dem Telefon & Navirechner) per SMS mitgeteilt werden. Der Navi-Rechner denkt sich seinen Teil und ich wundere mich nur weshalb er heute einen anderen Weg wählt.
Weil das vermutlich einen klitzekleinen Mehraufwand bedeutet darf man für diesen Dienst auch bezahlen (wer es nutzen möchte und dessen Anlage es kann).

*)
Und weil wir gerade beim Bezahlen sind:
Jährlich 'ne neue CD wäre angebracht, wenn man sich (laut Karte) nicht ständig auf unerschlossenem Gelände vorfinden möchte. Gut, früher Acker heute Umgehungsstraße - das ist der Lauf der Zeit.
Was aber viel schlimmer ist: Die Software ist nicht kompatibel.

Bleibt dennoch meine Einschätzung:
Wer weiß wie es funktioniert und die Grenzen des Systems akzeptiert, nimmt die gebotenen Angaben als Unterstützung und nicht als Weisung.
So wird ein falsches Abbiegen nicht gleich zum Desaster - einfach weiterfahren das System arbeitet immer und hilft da wieder raus. Auch wenn der Beifahrer beim Lesen seiner Karte schon seit Stunden eingeschlafen ist.