Akademik

Funknavigation,

 

die Führung von Wasser-, Luft- oder Raumfahrzeugen, im weiteren Sinn im Rahmen eines Verkehrsleitsystems auch von Landfahrzeugen von einem Ausgangs- zu einem Zielpunkt mithilfe von Funkwellen, die entweder von Funkfeuern oder auch von bordeigenen Sendern ausgesendet und dann von bordeigenen Funkpeilern als ankommende Fremdsendersignale oder als reflektierte Bordsendersignale empfangen werden. Sie liefern laufend oder von Zeit zu Zeit Informationen über den momentanen Standort und/oder Bewegungszustand des Fahrzeugs, die von einem Bordcomputer ausgewertet werden und die Kursführung auf dem vorgesehenen Weg (Reiseroute, Luftstraße, Flugbahn) erleichtern. Entsprechend der Reichweite der verwendeten Funkwellen wird zwischen Kurzstrecken-, Mittelstrecken- und Langstreckenfunknavigation unterschieden.

 

Die zur Funknavigation verwendeten Funkortungsverfahren werden gewöhnlich in fünf Gruppen eingeteilt: Bei den Richtempfangsverfahren wird die Abhängigkeit der Antennenspannung von der Richtung der von einer ortsfesten Land-, Küsten- oder Bodenfunkstelle einfallenden Funkwellen ausgenutzt; nach einem solchen Verfahren arbeitet z. B. der Radiokompass. Bei den Richtsendeverfahren werden von einer oder mehreren ortsfesten Funkstellen modulierte Wellen ausgesendet, wobei die Modulation als Richtungsinformation deutbar ist; bordseitig ist dabei die Richtung zu einer Bodenstation akustisch und/oder optisch darstellbar. Solche Verfahren sind z. B. die Instrumentenlandeverfahren (Landeführungssysteme) und das VOR-Verfahren (VOR). Bei den Differenzentfernungsmessverfahren werden Differenzen von Entfernungen des Fahrzeugs zu verschiedenen ortsfesten Funkstellen dadurch ermittelt, dass entweder die Zeitdifferenzen zwischen dem Empfangen der von den Stationen ausgesendeten Impulse (Laufzeitdifferenzen) gemessen werden (z. B. bei den LORAN-Verfahren, LORAN) oder die Phasendifferenzen zwischen den gleichfrequenten elektrischen Wellen (z. B. beim Decca-Navigationsverfahren). Beide Methoden liefern als Standlinien Hyperbeln, sodass sie auch als Hyperbelnavigationsverfahren bezeichnet werden. - Bei den Entfernungsmessverfahren wird aus der Laufzeit eines von einem (bordeigenen) Sender ausgestrahlten elektrischen Impulses zu einem (aktiven) Rückstrahler und zurück die momentane Entfernung bestimmt (z. B. beim DME-Verfahren, DME). Radarverfahren dienen in der Schifffahrt v. a. in Küstennähe bei Nacht und bei schlechter Sicht als Navigationshilfe, in der Luftfahrt als Landehilfe (beim GCA-Verfahren, GCA) und zur Flugverkehrskontrolle (Radar).

 

In der Seefahrt wird ein durch Funkortung gewonnener momentaner Standort im Rahmen der Langstreckenfunknavigation nur gelegentlich zur Kontrolle des durch Koppeln aus Kurs und zurückgelegter Wegstrecke zeichnerisch in Seekarten ermittelten Standorts und gegebenenfalls zur Kurskorrektur herangezogen. Dafür reichen solche Methoden aus, die längere Zeit beanspruchen (z. B. Auswertung von Funkpeilungen in Karten, Hyperbelnavigationsverfahren) oder die erst nach größeren Zeitspannen (z. B. nach den Erdabschattungsphasen eines Navigationssatelliten) eine Ortsbestimmung ermöglichen. Zur Mittelstreckenfunknavigation (z. B. bei Küstenfahrt) werden Drehfunkfeuer, Hyperbelverfahren sowie Fremd- und Eigenpeilung eingesetzt. In speziellen Gebieten, besonders solchen mit starkem Schiffsverkehr (v. a. enge Seestraßen sowie in Häfen und Kanälen), sind jedoch schnell und weitgehend automatisch arbeitende Verfahren und Systeme der Nahstreckenfunknavigation (besonders Radar) bord- und landseitig im Einsatz.

 

Die Flugnavigation erfordert wegen der hohen Geschwindigkeit der Luftfahrzeuge momentane Angaben, die je nach Aufgabenstellung (z. B. Instrumentenlandung) sinnfällige Anzeigen über Abweichungen von dem vorgeschriebenen Flugweg vermitteln und zur Aufschaltung auf die automatische Flugzeugsteuerung geeignet sein müssen. Flüge nach Instrumentenflugregeln (das sind die meisten Flüge der Verkehrsluftfahrt) und nach Sichtflugregeln, wo diese durch die Luftverkehrsordnung vorgeschrieben sind, machen Funknavigation von Gesetzes wegen zwingend erforderlich. Dabei erfolgt die Kontrolle des Luftverkehrs (Flugsicherung) vom Boden aus durch Radar. Funknavigation an Bord sollte aus Zeit- und Platzgründen weitgehend automatisiert sein, also den Menschen wenig belasten. Das Fliegen längs einer (z. B. mit Radiokompass einfach einzuhaltenden) Funkstandlinie (Funkortung) ist hierfür sehr geeignet. Solche Standlinien sind meist Großkreise, die durch ein UKW-Drehfunkfeuer verlaufen und zur Festlegung von Luftstraßen verwendet werden, wobei oft auch Entfernungsermittlung zum Funkfeuer, also Standortermittlung, möglich ist. Landeführungssysteme liefern eine Standlinie für die Funknavigation bei der Landung. Funktechnische Doppler-Navigationsverfahren ermöglichen Koppelnavigation. Dabei ist ebenso wie bei Hyperbelnavigationsverfahren ein Flugwegschreiber zur Überwachung und Veranschaulichung einsetzbar. Funknavigation über den Weltmeeren oder über Gebieten, die weit von Funkfeuern entfernt sind, ist mit den beiden Hyperbelnavigationsverfahren LORAN und Omega-Verfahren sowie mit Verfahren der Satellitennavigation möglich.

 

Ein Raumfahrzeug bedarf im Verlaufe von Freiflugphasen (bei abgeschaltetem Antrieb) nur selten einer Ortung, weil seine Bewegung für längere Zeit genau berechenbar ist. Bei Start, Landung und im Verlauf von Antriebsphasen ist eine schnelle, kontinuierliche und genaue Ortung jedoch unverzichtbar. Die Funknavigation geschieht dann bodenseitig mithilfe von Radar- und Interferometeranlagen eines Bodenstationsnetzes. Die bordseitige Funknavigation erfordert mitunter Radaranlagen für Kopplungs-, Start- und Landemanöver.

 

Das Hauptproblem der Funknavigation von Landfahrzeugen, die sich auf einer bekannten Standlinie (Straße) bewegen, ist die Ermittlung des Standortes auf dieser Bezugslinie. Es lässt sich z. B. mit in Straßenkreuzungen angebrachten Sendebaken im Infrarotbereich (System Ali-Scout) lösen. Mithilfe eines zentralen Verkehrsleitrechners kann ein Kfz unter Verwendung von Funkortungs- und Verkehrsinformationen optimal zum Ziel geführt werden.

 

Literatur:

 

R. Wurster u. F. Hesse: F. (²1989);

 C. Marcus: F. Grundlagen, Methoden u. richtige Anwendung (³1990);

 J. Mies: F. (1995).