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Integrierte Navigation ist über die "Steuerkunst" hinaus die optimale Kombination der einzelnen Navigationsverfahren. Damit gewinnt die moderne Ortsbestimmung und Steuerung von Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen sowohl an Genauigkeit wie an Zuverlässigkeit.
Gewichtete Kombination von Messdaten
Wenn Navigation - kurzgefasst - die Steuerung eines Fahrzeugs zum vorgewählten Ziel ist, dann vereinigt die
Integrierte (oder hybride) Navigation mehrere Navigationsmethoden und gewichtet sie nach Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Die optimal errechnete ("wahrscheinlichste") Position erlaubt dann umgekehrt Aussagen darüber, ob das gewählte Daten- und Steuerungs-Modell das beste war.
Seit den 1980er-Jahren entwickeln sich die Navigationssysteme zu automatisierten Verfahren der Positionsbestimmung in den Bereichen Seefahrt, Luftfahrt, im Straßenverkehr und bei der Landvermessung (Geodäsie).
Bei den "Fahrzeugen" vom Typ Schiff und Flugzeug werden diese Entwicklungen am raschesten vorgetrieben, spielen aber auch für GIS-Datenaufnehmer, große landwirtschaftliche Maschinen und LKW-Fahrzeugflotten eine Rolle. Die Navigation privater PKWs kombiniert weniger einzelne Elemente, da eine wichtige Datenquelle die digitale Karte ist.
Die wichtigsten Datenquellen
Die einzelnen Navigationsarten, die sinnvollerweise in ein Hybrides Modell einfließen, sind:
- Die Koppelnavigation - laufende Ortsbestimmung aus Kurs und Geschwindigkeit. Durch Berechnung der Abdrift wird der Wind berücksichtigt; Dopplerradar und andere Zusatzdaten steigern die Genauigkeit.
- Die Trägheitsnavigation - autonome Navigation durch Verwendung von Beschleunigungsmessern und Kreiseln.
- Bei der Funknavigation werden Sendestationen benützt, die Funksignale zur Positionsbestimmung aussenden. Von den Dutzenden Verfahren sind die wichtigsten:
- Bei der Satellitennavigation (siehe auch GPS und Galileo) werden Signale von Satelliten genutzt; ihre Laufzeiten zum Empfänger "schneiden" dessen Position aus der Erdkugel heraus.
- Die astronomische Navigation - die Ortung durch Beobachtung von Gestirnen (Sonne, Sterne oder Planeten) - ist derzeit nur in der Raumfahrt eine wichtige Datenquelle. Im Flug und terrestrisch hat sie seit etwa 10 Jahren durch GPS an Bedeutung verloren. Sie kann aber in Zukunft wieder zur Hybridnavigation beitragen, wenn neue Sensoren das Auge ersetzen.
Zwar sind auch andere Methoden für Piloten oder Navigatoren wichtig, doch eher zu ihrem Raumgefühl als zur reinen Ortung. Zu ihnen zählen:
- Der Gleichgewichts- und Muskelsinn,
- Die Sichtnavigation - Vergleich von Karte und Gelände und (unbewußter Aufbau eines "mentalen Modells"
- die terrestrische Navigation - Ortung in Küstennähe anhand von Landmarken (markante Punkte an Land und Seezeichen).
Spezielle Entwicklungen
betreibt das Stuttgarter Institut für Navigation, das in den 1960ern von Karl Ramsayer gegründet wurde. Aus den früheren "automatischen Koppelkarten" hat sich hier eine Forschungsrichtung herausgebildet, die mit Methoden digitaler Filterung (z.B. Kalman-Filter) die Bestimmung typischer Sensorfehler und damit genauerer Positionen ermöglicht. In diesem Zusammenhang wird meist von Verfahren der "Schätzung" gesprochen. Die mag den Laien verwundern, wenn es um Genauigkeiten von cm- bis Meter geht. Doch kommt das Wort aus der technischen Statistik, wo nichts als völlig fehlerfrei betrachtet wird.
Literatur und Links
Sachbücher zur Entwicklung der Navigation
- H.C. Freiesleben (1978): Geschichte der Navigation. F.Steiner Verlag Wiesbaden, 152 p.
- G. Hilscher (1992): Flug ohne Sterne. Siegfried Reisch - Pionier der Trägheitsnavigation
Websites
(folgen später)WikiLinks
- Nautik, Luftfahrt, Raumfahrt, Schifffahrt,
- Ausgleichsrechnung, Kollokation, Optimierung, Gissen,
- Koordinatensystem, Funktechnik, GPS, Galileo, GLONASS, Vertigo
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