Hyperbelnavigation
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Unter dem Begriff Hyperbelnavigation oder Hyperbelortung werden geometrisch-physikalische Methoden der Ortsbestimmung zusammengefasst, bei denen unter Ausnützung des Dopplereffekts
- entweder Geschwindigkeitsmessungen über die Zeit integriert werden.
- oder Entfernungs-Differenzen zwischen diskreten Punkten gemessen werden.
Jede dieser Messungen liefert einen geometrischen Ort für die Position des Beobachters (d. h. seines Empfängers), wenn die Orte der Sender (bzw. der beantwortenden Transponder) bekannt sind.
[Bearbeiten] Geometrie der Sender- und Empfänger- Positionen
Üblicherweise sind diese Sender bzw. Transponder
- fest installierte Funkfeuer auf der Erdoberfläche – deren Koordinaten also bekannt sind –
- oder auf künstlichen Erdsatelliten installierte Funkgeräte – deren Position aus den Bahnelementen der Satellitenbahn oder direkt aus on-line-Bahnbestimmungen von festen Bodenstationen aus bestimmt werden.
Die geometrischen Örter jeder gemessenen Entfernungsdifferenz (auf definierten Flächen auch Standlinien genannt) sind:
- Hyperbeln, wenn die geometrische Lage aller Sender und Empfänger durch eine Ebene gegeben oder durch sie angenähert werden kann (d. h. auf begrenzten Teilen der Erdoberfläche). Die Brennpunkte dieser Hyperbeln fallen mit den Positionen der Sender zusammen.
- Rotationshyperboloide, wenn das geometrische Problem nicht auf der Ebene, sondern im 3D-Raum zu lösen ist. In den zwei Brennpunkten jedes Hyperboloids befindet sich wiederum je einer der Sender bzw. der Transponder (Code-Beantworter).
[Bearbeiten] Lösung auf der Erdoberfläche bzw. im Raum
Beim ebenen Problem (z. B. in der Nah- und Mittelstrecken-Navigation mit HiFix oder DECCA) genügen 3 Sender – was eben 2 Hyperbeln ergibt – und der klare Empfang ihrer kodierten Signale. Der Ort des Empfängers ergibt sich aus dem Schnittpunkt der zwei Hyperbel-Standlinien. Der dritte geometrische Ort ist i. a. die Erdoberfläche oder (in der Navigation) das Blatt (die Blätter) einer Seekarte bzw. einer geeigneten Luftfahrtkarte (siehe ICAO- und Decca-Karten).
Beim räumlichen Schnitt sind 4 Sender (d. h. 4 Satelliten-Positionen) erforderlich, die mir ausreichender Genauigkeit berechenbar sein müssen. Reicht eine Ortung auf nur etwa ±1 km, so findet man mit möglichst aktuellen („oskulierenden“) Bahnelementen das Auslangen (5 geometrische Elemente, eine Zeitangabe und i. a. zwei Drehraten wegen der Erdabplattung). Soll die Genauigkeit höher sein, muss man bis zu einige 100 Bahnparameter und die kleinen Unregelmäßigkeiten der Erdrotation berücksichtigen.
[Bearbeiten] Relevante Methoden bei zu ungenauen Bahnen
- Simultanmessungen (on-line-Messkampagnen) auf mehreren Bodenstationen; genauer mit
- stark überbestimmtes geometrisches Netz (mehr als ca. acht gleichzeitig messende Bodenstationen)
- Ergänzung der Doppler- durch Laufzeitmessungen (LASER, SLR)
- Short arc-Methoden (Ausgleichung der berechneten Bahnform in Richtung einer Bahn, die die Erfordernisse der Himmelsmechanik erfüllt)
- DOI-Bahnbestimmungsprogramme, z. B. die Software des Erdmessung-Instituts in Hannover oder der Bernese Software des globalen GPS-Systems.
- Doppler-Radar (zwei Messprinzipien) in der Navigation (Geschwindigkeit über Grund) und in der Verkehrsüberwachung (Präzisionsradar)
- Dopplersatellit – siehe auch NNSS und NOVA und Doris (siehe auch Hyperbelnavigation
- Doppler-Sonografie in Medizin und Technik
- Doppler-Temperatur (auch Doppler-Limit)
- Dopplervermessung – siehe auch Hyperbelnavigation und Doris
siehe auch:
- OMEGA-Funknavigation
- Doppler-Radar (zwei Messprinzipien) in der Navigation (Geschwindigkeit über Grund) und in der Verkehrsüberwachung (Präzisionsradar)
