Ortsbestimmung durch Zeitbestimmung Von der Astro- zur GPS-Navigation

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 Frühling S Winter Sommer Herbst

Das Koordinatensystem der Erde Erdachse N 0. Längengrad  Breitenparallel   Länge  Breite  Äquatorebene  Längenkreis S Schiffsort

Die Bestimmung des Breitengrades

Mittagsbreite ohne Deklination   N Schiffsort Sonnenhöhe  h Sonne h Äquator Horizont Breite  = 900 - h

Mittagsbreite mit Deklination Schiffsort Sonnenhöhe   h Sonne  h Äquator   Breite Horizont  =  +  = 900 - h +  Deklination

Polarsternbreite Polaris  = h h N Polarsternhöhe h   Schiffsort 90o - h Äquator  Breite Horizont Polarsternbreite  = h

Die Winkelmessung

Winkelmessinstrumente Das Astrolabium Der Jakobsstab Moderner Sextant Der Quadrant Der 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  Bildpunkt M Geschwindigkeit: ca. 1600 km/h

Der Mittagszeitpunkt Schiffsmittag 11h45minUTC 12h50minUTC 10h40minUTC Länge: E 3o45‘ 44o23‘ 44o23‘ 12h50 -10h40 = 2h10 2h10 : 2 = 1h05 12h50 – 1h05 = 11h45

Zeit und Länge

Harrison John Harrison 1693 - 1776 Die H4

Vorgänger der H4 H2 H3 H1

Die navigatorische Praxis

Die Höhengleiche  h h h h S h h  BP 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

Ort aus zwei Höhen möglicheSchiffsorte   BP1   BP2

Das Höhendifferenzverfahren hb = beobachtete Höhe hr = berechnete Höhe hb hr hb Azimut  Bildpunkt h +h Horizont des Beobachters Rechenort Koppelort Rechenort

Höhenmethode von Hilaire Standlinien Tangente als Näherung

Plotting Sheet     N Azimut 1 Standlinie 2 Standlinie 1 h1 Rechenort  Koppelort  h2 Azimut 2

Das GPS

Gps-Komponenten GPS-Satellit GPS-Atomuhr

Das GPS-Kontrollsystem

Die Position der GPS-Satelliten

Ortsbestimmung durch GPS

GPS-Prinzip     Schiffsort Uhrenkorrektur im Empfänger Empfängeruhr synchronisiert Uhrenfehler im Empfänger

Differential-GPS und WAAS wahrer Ort auf Land   wahrer Schiffsort GPS-Fehler GPS-Ort  GPS-Ort Schiff 

Ende