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Wie funktioniert ein Navi?

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Letztes Update am 22.10.2014, 13:58
Ein modernes Navigationsgerät nutzt die Daten von speziellen Satelliten zur Standortbestimmung.

In der Seefahrt nutzte man in den vergangenen Jahrhunderten den Kompass, eine genaue Uhr (Chronometer) und die Gestirne zur Standortbestimmung, bei Fahrten in Küstennähe orientierte man sich auch an Landmarken. Um sich mit Hilfe der Gestirne, etwa der Sonne orientieren zu können, musste man ihre genaue Höhe über den Horizont während ihres Durchgangs durch den Mittagskreis messen um daraus die geographische Breite zu errechnen. Für diese Messung gebrauchte man einen Sextanten. Zur Berechnung der Länge bestimmte man den Zeitpunkt des Durchgangs durch den Mittagskreis und verglich diesen Wert mit der Uhrzeit, mit der das Gleiche in London geschah, die genaue Zeitdifferenz ergab die geographische Länge.

Bis zum Zeitalter der Raumfahrt hatte sich an dieser Form der Navigation nichts geändert. Heute benutzt man Satellitensignale, um der genauen Standort zu berechnen. Vereinfacht gesagt, die Satelliten sind so etwas wie künstliche elektronische Gestirne am Himmel, an denen man sich orientiert, bzw. das Gerät, das man dazu verwendet, das Satellitennavigationsgerät, kurz "Navi" genannt. Es ist nicht nur in der Seefahrt heute Standard, sondern mittlerweile auch im ganz normalen Straßenverkehr.

  • Ein gutes Navigationsgerät sollte heute standardmäßig mit elektronischen See- oder Straßenkarten ausgestattet sein, die auf einem Display angezeigt werden und eine Funktion besitzen, mit der das Gerät den Benutzer zu einer gesuchten, vorher eingegebenen Adresse führen kann.
  • So wird einem sozusagen der richtigen Weg zeigt, inklusive des aktuellen augenblicklichen Standortes auf der angezeigten Karte.

  • Navigationsgerät mit elektronisch gespeicherten See- oder Straßenkarten.

Ein heutiges modernes Navigationsgerät funktioniert nur, wenn es permanent Daten von speziellen Navigationssatelliten erhält (Globales Positionssystem, kurz GPS). Um den genauen Standort zu berechnen, braucht das Gerät Daten von mindestens drei Satelliten. Folgende Daten senden die Satelliten dem Navi:

  1. Die absolut genaue Uhrzeit
  2. Die aktuelle genaue Position des Satelliten auf seiner Umlaufbahn um die Erde.
  3. Den genauen Zeitpunkt, wann der Satellit ein Signal gesendet hat. Daraus kann das Gerät die genaue Entfernung zum Satelliten berechnen, da das Signal einen Sekundenbruchteil braucht, um das Empfangsgerät zu erreichen. Sende- und Empfangszeitpunkt sind deshalb nicht identisch, weil das Licht eine endliche Geschwindigkeit hat (300000km/sec.)
  4. Kennt das Navi die exakte Position von mindestens drei Satelliten am Himmel inklusive ihrer augenblicklichen Entfernung zum Empfänger, kann es daraus die exakte geographische Position auf der Erdkugel errechnen, sofern man einige Grunddaten, wie Erdteil, Zeitzone, usw. eingegeben hat. Die Positionsberechnung ist dabei bis auf 10 m genau.
  5. Moderne Navigationsgeräte können See- Land- und Straßenkarten speichern und auf dem Display anzeigen. Sucht man eine bestimmte Adresse, z. B. einen Flugplatz, braucht man diese Adresse nur einzugeben, das Gerät führt einen auf dem kürzesten Weg dorthin und schlägt Alarm, wenn man vom optimalen Weg abkommt, da es permanent den eigenen Standort berechnet und den auch auf der im Display dargestellten Straßenkarte anzeigt.

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