Navigation Grundlagen der Online-Positionierung in elektronischen Karten Vorgetragen von Jens Wirsch am 12. Januar 2001

Navigation

Grundlagen der

Online-Positionierung in elektronischen Karten

Vorgetragen von Jens Wirsch am 12. Januar 2001

NavigationGrundlagen der Online-Positionierung

in elektronischen Karten

Grundlagen der Online-Positionierung in elektronischen Karten

Leitfaden

Historische EntwicklungNavigation heuteGPSElektronische KartenBeispiele


Historie der Navigation

• Astronomische Navigation

• Terrestrische Navigation-Topographische Bezugspunkte

-Karte

-Künstlerische Plattkarten

-Mercatorabbildung seit 1569

-Kompaß

-Sternennavigation


Historie der Navigation

• Funknavigation– Hyperbelverfahren

• terrestrische Sender• System LORAN

– Dopplerverfahren

• Satellitensender

• Frequenzverschiebung

• System TRANSIT


Historie der Navigation• Satellitennavigation

• Kommunikations- netze


Navigation heute

• GPS-Positionierung

• DGPS

• Unterstützung durch weitere Sensoren

• Elektronische Karten

• Ausgabe der Route an den Nutzer


GPS-Positionierung

• GPS– Global Positioning

System– 6 Umlaufbahnen mit

je 4 Satelliten in 20000km Höhe mit 55 Grad Neigungswinkel zum Äquator


GPS-Positionierung

• GPS– ständig mindestens

4 Satelliten beobachtbar

– seit 1. Mai 2000 ohne SA-Verfälschung

– liefert Position, leitet Fahrtrichtung und Geschwindigkeit ab


GPS-Positionierung

• GLONASS– GLObal‘nya Navigatsioannaya

Sputnikovaya Sistema– 3 Umlaufbahnen mit je 8

Satelliten in 20000km Höhe mit 64,8 Neigungswinkel zum Äquator


DGPS

• Differentielles Global Positioning System– Erfassung von Fehlereinflüssen– Korrekturdaten auf einer Referenzstation durch

Soll / Ist-Vergleich– Übertragung im RTCM Format in Echtzeit– Betrieben von LVA, Netzbetreibern,

Herstellerfirmen

• Präzises DGPS


GPS-Positionierung

• Vorteil– Absolute Positionierung

• Nachteil– ununterbrochenes Signal zu mindestens 4

Satelliten notwendig– Abschattung führt zu Signalunterbrechung

schon durch kleine Hindernisse

• Ausweg: Kombination mit weiteren Sensoren


Sensoren• Odometer

– Drehgeber und Wegaufnehmer– Zufällige Fehler: Kontakt Rad - Boden– Systematische Fehler: exakter Radumfang

• Gyrometer– Orientierungsgeber– Mechanisch: stabile Lage einer Kreiselachse– Elektrooptisch: Sagnac-Effekt,

Interferenzmuster aus verändertem Lichtweg• Faserkreisel• Laserkreisel


Kalman-Filter

• Stochastisches Fehlermodell in Echtzeit zur von GPS ungestützten Fahrt


Elektronische Karten• Bedeutung in der Navigation

– Darstellung der Position– Darstellung der Zieladresse– Auffinden der möglichen Wege

• Weitere Anwendungen– Flottenmanagement– GIS-Anwendungen– Ertragskarten der Landwirtschaft– Umweltschutz -- Wasserwirtschaft– Sicherheitsdienste (Polizei, Feuerwehr, Rettungsdienste)


Elektronische Karten

• Entstehung– Digitalisierung großmaßstäbiger Karten– Maßstab: 1:25000 auf dem Land

1:5000 – 1:10000 in der Stadt

– Umwandlung in Vektordaten erforderlich– Belegung mit Knoten und Kanten

• Aktualisierung– jährlich


Elektronische Karten

• Anforderung– Qualitätsanforderung richtet sich nach dem

Nutzen– GDF-Format als Standard für die

Navigation– Kartenbezugssystem

• WGS84


Elektronische Karten• Informationsgehalt

– Flächenhaft• Siedlung, Industrie, Wald

– Linienhaft = Kanten• Straßenabschnitte• Eisenbahnen• Politische Grenzen

– Punktweise = Knoten• Abzweige, Kreuzungen• Brücken, Tunnel• Tankstelle, Parkplatz, Werkstatt, Bahnhof


Routenausgabe• Akustisch und/oder optisch


Beispiele

• Travelpilot von Bosch, 1989, ohne GPS

• System von Toyota, 1991 als erstes mit GPS

• Travelpilot von Blaupunkt• Carnavigation von Kenwood• Car Navigator von Navigon, Notebook• Scout von Tegaron, Handy und Organizer


Aussichten

• Galileo- Programm der EU und der ESA- Mindestens 21 Satelliten - Ergänzende geostationäre Satelliten


Aussichten

• Galileo- Programm der EU und der ESA- Mindestens 21 Satelliten - Ergänzende geostationäre Satelliten- Kompatibel mit GPS- Start im Jahr 2005, bis 2008 ausgebaut- Basisservice kostenlos

• Kommunikationsnetze


Ziel erreicht

• Das Ziel ist erreicht

• noch fragen???

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