Navigation

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Das Koppeln

Da Ausgangs- und Zielort bei einer Schiffs-/Flugreise bekannt sind, beruht das Koppeln darauf, die momentane Position aus Geschwindigkeit und Kartenkurs zu ermitteln. Fehlerquellen sind dabei bei Schiffen der so genannte Versatz durch Strom und Wind (Abdrift), bei Flugzeugen lediglich durch Wind. Koppeln ist zunächst ein mit Hilfe der Seekarte (Mercatorprojektion) praktiziertes Verfahren: In ihr werden die gefahrenen Kurse und Geschwindigkeiten eingetragen. Besteht Abdrift durch Windeinfluss, so kann diese bei Schiffen grob ermittelt werden, indem die Mittellinie der Heckwelle (Kielwasser) mit der Kielmittellinie des Schiffes verglichen wird. Die Differenz ist dann die momentane Abdrift, die es zu berücksichtigen gilt. Koppeln insgesamt ist mit Fehlerquellen wie Stromversatz und Abdrift behaftet und eignet sich nicht für eine exakte Positionsbestimmung, wie sie in Landnähe nötig ist. Für Langfahrten über offenes Wasser ohne Landsicht ist Koppeln trotzdem unerlässlich, weil die dadurch näherungsweise gewonnenen Positionen Ausgangswerte für die astronomische Navigation darstellen. Siehe auch Koppelung

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Terrestrische Navigation

Zur genauen Schiffsortermittlung stehen in der Navigation eine Vielzahl von Mess- und Berechnungsmethoden zur Verfügung. Man unterscheidet hierbei zwischen dem „gegissten Ort”, wie er mittels Koppeln gewonnen wird, und dem „wahren Ort”.

Mit Hilfe eines Sextanten können die Abstände eines Schiffes von an Land befindlichen Objekten bestimmt werden, wenn deren Höhe über dem Meeresspiegel bezogen auf Normal-Null bekannt ist. Angaben hierüber finden sich u. a. in den Seekarten und den amtlichen Seehandbüchern wie die Leuchtverzeichnisse, die das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie herausgibt. Dieses Verfahren heißt Höhenwinkelmessung, bei dem der Unterschied zwischen dem Fußpunkt eines Objekts (bezogen auf die Wasserlinie) und seiner Spitze mit dem Sextanten in Winkelminuten gemessen wird. Nach einer einfachen Formel kann so der Schiffsabstand vom gepeilten Objekt errechnet werden (13/7 mal bekannte Objekthöhe durch gemessene Winkelminuten).

Ein anderes Bestimmungsverfahren für die Position ist die Horizontalwinkelmessung. Bei ihr wird der Winkelabstand von zwei Objekten mit dem Sextanten gemessen: Da der gemessene Winkel die Hälfte des Winkels am Kreismittelpunkt beträgt, kann so eine Standlinie ermittelt werden. Siehe auch Trigonometrie: Sphärische Trigonometrie

Mittels Lotungen lassen sich ebenfalls Schiffspositionen ermitteln: Wenn in zeitlich festen Abständen Tiefenmessungen mittels Lotung erfolgen und gleichzeitig die Geschwindigkeit des Schiffes bekannt ist, lassen sich die Werte auf einen mit der sich in Arbeit befindlichen Seekarte maßstäblich übereinstimmenden Papierstreifen übertragen. Ein Vergleich der so gefundenen Markierungen mit den Tiefenlinien in der Seekarte ergibt eine Schiffsstandlinie. Bei all diesen Verfahren können die „wahren Orte” gefunden werden.

Diese terrestrischen Methoden der Positionsbestimmung haben den Vorteil, dass sie frei von magnetischen Einflüssen sind, wie dies bei Schiffsseiten- oder Kompasspeilungen nicht der Fall ist.

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Peilverfahren

Mit Hilfe eines magnetischen Handpeilkompasses oder eines Peilaufsatzes auf den Schiffskompass bzw. einer in Kielmittellinie ausgerichteten Peilscheibe lassen sich Standlinien ermitteln. Die festgestellten Werte müssen dabei umgerechnet werden, weil sie von der Missweisung (Erdmagnetismus) und der Deviation (Eigenablenkung des Schiffes) beeinflusst sind.

Eines der einfachsten Verfahren ist dabei die Kreuzpeilung. Bei ihr werden zwei Objekte an Land in Bezug auf Kompass-Nord gleichzeitig anvisiert. Die auf rechtweisend Nord umgerechneten Werte ergeben den Schiffsort. Ein anderes Verfahren ist die Doppelpeilung mit Versegelung. Bei ihr wird das gleiche Objekt in zeitlichen Abständen zweimal gepeilt, währenddessen das Schiff eine bekannte Strecke durchläuft. Da durchfahrene Distanz und die beiden gemessenen Winkel bekannt sind, lässt sich der Schiffsort über ein geometrisches Parallelogramm in der Seekarte graphisch ermitteln. Ein Sonderfall der Doppelpeilung mit Versegelung stellt die Vierstrichpeilung dar. In ihr wird mittels Schiffsseitenpeilung ein Objekt an Land zunächst unter 45 Grad (das entspricht vier Strich) gepeilt. Danach bleibt das Schiff bei unveränderter Geschwindigkeit auf gleichem Kurs. Sobald nun das zuvor gepeilte Objekt an Land unter einem 90-Grad-Winkel gepeilt wird, ergibt sich mit Hilfe der zwischenzeitlich versegelten Distanz die neue Position.

Ein anderes Verfahren ist die abgestumpfte Doppelpeilung mit Versegelung. Bei ihr werden zwei Objekte, die nicht gleichzeitig sichtbar sind, hintereinander gepeilt. Mit Hilfe der zwischenzeitlich versegelten und bekannten Distanz kann nach der zweiten Peilung der Schiffsort wie bei einer regulären Doppelpeilung ermittelt werden.

In der klassischen Nautik war und ist es üblich, die verschiedenen kompassabhängigen und kompassunabhängigen Verfahren bei Bedarf zu kombinieren, um möglichst exakte Schiffspositionen zu ermitteln.

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Funknavigation

Prinzipiell beruht die Funknavigation auf den gleichen Prinzipien wie die terrestische Navigation mit dem Unterschied, dass die direkte visuelle Sicht durch Radiosender und -empfänger ersetzt wird. See- und Flugfunkfeuer, die mit jeweils speziellen Erkennungscodes identifiziert werden können, lassen sich von Schiffen aus mit Funkpeilern (Goniometern) orten, die mit Rahmenantennen ausgestattet sind. Die Rahmen- oder Peilantenne muss zur Peilung lediglich auf das Empfangsminimum gedreht werden, um die Richtung des Senders festzustellen und eine Standlinie zu erhalten. Allerdings muss wie bei der normalen Kursberechnung die ermittelte Peilrichtung noch korrigiert werden, weil das empfangene Signal aufgrund von Schiffsaufbauten (Takelage) möglicherweise verändert worden ist. Dies geschieht mit Hilfe der Funkbeschickungstabelle. Dieses Verfahren heißt Funkeigenpeilung. Der Gegensatz dazu ist die Fremdpeilung. Bei ihr bittet der Schiffsführer eine oder mehrere Seefunkstellen an Land darum, ihn nach Aussenden eines eigenen Peilzeichens zu orten und ihm dann seine Schiffsposition mitzuteilen.

Weitere Funknavigationsverfahren waren der Consulfunk, bei dem bestimmte Sender (z. B. Stavanger in Norwegen) ebenfalls auf Langwelle Richtsignale ausstrahlten, anhand derer mit Hilfe entsprechender Funk-Seekarten die Schiffsposition bestimmt werden konnte. Auf UKW arbeiten die VOR-Drehfunkfeuer der Luftfahrt (VHF Omnidirectional Range), die mit einem geeigneten Empfänger eine Positionsbestimmung ermöglichen. Weitere Funknavigationsverfahren sind das Omega-, das Decca- und das Loran-C-Hyperbelsystem. Im Prinzip arbeiten diese Verfahren durch einen Phasenvergleich von Radiosignalen, die Sender der jeweiligen Kette nacheinander aussenden.

Inzwischen sind diese Verfahren überholt. Mit der Einführung des GPS, des Global Positioning Systems, in den letzten Jahren kann die jeweilige Position eines Luft-, See- oder Landfahrzeugs automatisch per Satellitennavigation im Display eines Empfängers von der Größe eines Walkmans^® abgelesen werden. Mit dem GPS vergleichbare Verfahren sind das russische System GLONASS (Global Navigation Satellite System) und das europäische System EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service). Letzteres nutzt die Signale der GPS- und GLONASS-Satelliten und soll offiziell Ende 2004 bzw. Anfang 2005 in Betrieb gehen. Ein eigenständiges europäisches System (Galileo) soll voraussichtlich 2009 starten.

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Radarnavigation

Zur Navigation in Küstennähe und zur Vermeidung von Kollisionen gehört das Radar (Radio Detection and Ranging) zu den Standardhilfsmitteln in der See- und Luftfahrt.

Mit Radar lassen sich bei schlechter Sicht Küstenlinien, Objekte auf See sowie spezielle Radarbaken orten, die Signale aussenden und wie andere Seezeichen der Positionsbestimmung dienen.