Ortsbestimmung durch Zeitbestimmung Von der Astro- zur GPS-Navigation

Ortsbestimmung durch Zeitbestimmung

Ortsbestimmung durch Zeitbestimmung

Von der Astro- zur GPS-Navigation

Navigare necesse est,

vivere non est necesse

Navigare necesse est,

vivere non est necesse

Navigation: Orts- und Geschwindigkeitsbestimmung

eines Fahrzeugs.

Terristische Navigation: Ortsbestimmung durch Beobachtung charakteristischer topographischer Merkmale. (Küste)

Funknavigation: Ortsbestimmung durch Beobachtung des Laufzeitverhaltens elektromagnetischer Wellen.

Koppelnavigation: Ortsbestimmung durch Geschwindigkeits- messung (nach Betrag und Richtung), ausgehend von einem bekannten Ort.

Astronomische Navigation: Ortsbestimmung durch Beobachtung von Gestirnshöhen und den zugehörigen Zeiten.

Die Ekliptik

S Winter

Frühling

Sommer

Herbst

Das Koordinatensystem der ErdeErdachse

N

S

Äquatorebene

Breitenparallel

Breite

Längenkreis

0. Längengrad

Länge

Schiffsort

Die Bestimmung des

Breitengrades

Mittagsbreite ohne Deklination

Horizont

h

h

= 900 - h

Äquator

N

Sonne

Sonnenhöhe

Schiffsort

Breite

Mittagsbreite mit Deklination

h

h

Deklination

Sonnenhöhe

= + = 900 - h +

Horizont

Äquator

Sonne

N

Schiffsort

Breite

Äquator

N

Horizont

h

= h

h

Polaris

90o - h

Polarsternhöhe

Schiffsort

Polarsternbreite

Breite

Die

Winkelmessung

WinkelmessinstrumenteDer JakobsstabDer QuadrantDas AstrolabiumDer SextantModerner Sextant

Der Sextant

Beobachtungsfehler

• Augenhöhe des Beobachters• Indexfehler des Sextanten• Parallaxefehler des Sextanten• Lotfehler• Gangfehler der Uhr• Interpolation der Tabellenwerte• Unschärfe des Koppelortes• Schleifende Standlinien

Die Bestimmung des

Längengrades

Der Bildpunkt der Sonne

M

Bildpunkt

N

Geschwindigkeit: ca. 1600 km/h

Sonne

Der Mittagszeitpunkt

44o23‘ 44o23‘

10h40minUTC

12h50minUTC

11h45minUTC

12h50 -10h40 = 2h10 2h10 : 2 = 1h05

12h50 – 1h05 = 11h45

Schiffsmittag

Länge: E 3o45‘

Zeit und Länge

Harrison

John Harrison 1693 - 1776 Die H4

Vorgänger der H4

H1

H2

H3

Die navigatorische

Praxis

Die Höhengleiche

S

BPh

h

h

Alle Beobachter, die die Sonne unter dem gleichen Höhenwinkel messen, befinden sich auf einer kreisförmigen Standlinie mit dem

Bildpunkt der Sonne als Kreismittelpunkt

h

Ort aus zwei Höhen

BP1

BP2

möglicheSchiffsorte

Das Höhendifferenzverfahren

Bildpunkt

Azimut

KoppelortHorizont des Beobachters

hb hbhr

Rechenort Rechenort

h +h

hb = beobachtete Höhe

hr = berechnete Höhe

Höhenmethode von Hilaire

Standlinien Tangente als Näherung

Plotting Sheet

Koppelort

N

Azimut

1

Standlinie 1

Azimut 2

h1

Sta

ndlin

ie 2

h2

Rechenort

Das

GPS

Gps-Komponenten

GPS-Satellit GPS-Atomuhr

Das GPS-Kontrollsystem

Die Position der GPS-Satelliten

Ortsbestimmung durch GPS

GPS-Prinzip

Schiffsort

Uhrenfehler im EmpfängerUhrenkorrektur im EmpfängerEmpfängeruhr synchronisiert

Differential-GPS und WAAS

wahrer Ort auf Land

GPS-Ort

GPS-Fehler

GPS-Ort Schiff

wahrer Schiffsort

Ende