Wie arbeiten Navigationssysteme

von kfztech.de

Wie arbeiten Navigationssysteme?

Was früher die Straßenkarte bei der Ortung und Zielbestimmung war, wird heute vielfach durch das Navigationssystem im Kraftfahrzeug ersetzt und man fragt sich manchmal wirklich, wie hat man das denn früher ohne „Navi“ hinbekommen? Die mögliche Antwort: Früher hat man sich wohl einfach mehr Zeit für das Kartenstudium genommen.

• Doch wie funktionieren Navigationssyteme eigentlich?

• Was ist unter GPS zu verstehen?

• Und was hat man sich unter modernem Flottenmanagement vorzustellen?

Diesen Fragen will kfztech.de nachgehen.

Navigation mit dem Smartphone hat sich aller Orten durchgesetzt.

Wie funktioniert die Navigation? Navigationssysteme bestehen und funktionieren im Grunde aus drei zusammenarbeitenden Systemen: Positionsbestimmung via GPS Digitale Straßenkarte Routenplanungs- und Zielführungssoftware

Bild Wikipedia

Das Global Positioning System stammt ursprünglich vom amerikanischen Militär ab und besteht aus insgesamt 32 Satelliten, die die Erde auf festen Bahnen in 20.180 km umkreisen. Das europäische zivile Navigationssystem Galileo soll das amerikanische zukünftig ablösen.

Im Grunde funktioniert die Ortung durch den Uhrenvergleich der Satelliten. Jeder dieser Satelliten sendet ständig seine exakte Position und die exakte Uhrzeit, die ihm eine Atomuhr liefert. Der Navigationsempfänger im Kfz (ohne Atmuhr) empfängt dabei die Daten von den Satelliten, die gerade erreichbar sind. Je nach augenblicklicher Entfernung der Satelliten benötigen die Signale bestimmte Laufzeiten. Mit den Daten von drei Satelliten ist eine geometrische Bestimmung der eigenen Position möglich. Mit vier erreichbaren Satelliten ist sogar die Höhenbestimmung und somit eine relativ genau Ortsbestimmung möglich.

Der augenblickliche Standort des Navi-Rechners, sprich des Fahrzeugs lässt sich also aus den übertragenen Satellitenpositionen und den Differenzen der jeweils empfangenen Uhrzeiten errechnen. Die Ortung erfolgt dabei 50mal in der Sekunde und mit Hilfe des Doppler-Effekts (Link) lassen sich so auch die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung ermitteln.

Neben der Ortung durch GPS verfügt das Navigationssystem über eine digitale Straßenkarte, mit der das System genau erkennen kann, auf welcher Straße sich das Kfz gerade befindet, und mit der eine Routenplanung und Zielführung erst sinnvoll möglich ist. Durch das sogenannte Map Matching gleicht das System festgestellte Unterschiede bei der Ortung mit den Ortsinformationen der digitalen Straßenkarte ab. Dies ist nötig, da die Genauigkeit des GPS ca. 4 m beträgt und die freie Sicht auf die Satelliten zwischen Häuserschluchten und bei schlechtem Wetter nicht immer gegeben ist.

Das Display einer Fahrzeugnavigation im Audi A6.  Schöner und genauer kann es kaum sein. - Bild: Audi

Mehr zur Bestimmung der Position und zur Navigation findet der Leser auf den Navigationsseiten und im Video am Ende des Artikels.

Navigation nicht nur für Autofahrer

Neben dem typischen Pkw-Fahrer nutzen Navigationssysteme inzwischen auch immer mehr Wanderer und Radfahrer. Und die Berufsgruppe der Kraftfahrer kommt ohne Navigationssystem gar nicht mehr aus. So würde manches im Inernet bestellte Paket wohl verspätet eintreffen oder die Pizza längst kalt sein, wenn die Lieferadresse nicht per Navi gesucht und gefunden würde. Durch google maps und andere Navi-Apps ist es längst Usus geworden, die Routenführung per Smartphone durchzuführen.

Für Brummifahrer ist ein gut funktionierendes Navigationssystem unerlässlich. Die Ladung soll ja letztendlich pünktlich abgeholt und geliefert werden. Für den Lkw-Fahrer gelten auch noch andere Navi-Infos als unerlässlich. Schließlich möchte man nicht mit dem 40 Tonner in einer engen Gasse landen, in der man nicht wenden kann oder eine Straße benutzen, bei der die Brücken zu niedrig sind.

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Fahrzeugortung für Fuhrparks

Für Fuhrparkbetreiber ist heute ein perfekt abgestimmtes Logistikmanagement wesentlich und entscheidend. Längst hat bei vielen Spediteuren die moderne Technologie der Digitalisieung Einzug gehalten. Das sogenannte Flottenmanagement kann die Warenströme logistisch viel besser steuern als das früher üblich war. Warensendungen können auf den Millimeter genau weltweit geortet werden. Staus können beispielsweise so besser umfahren werden. Der Lkw kann vom Kommandopult des Spediteurs wie auf dem Schachbrett verschoben werden. 

Kern so eines Fuhrparkmanagements ist die GPS-Ortung. Eine Kommunikationsplattform stellt dabei die Verbindung zwischen Fuhrpark und Zentrale her. Dazu ist in jedem Fahrzeug ein Ortungsgerät verbaut, das einerseits ein GPS-Empfänger zur notwendigen Fahrzeugortung ist und andererseits einen GSM-Sender besitzt, um die Positionsdaten an die Zentrale zu senden. Bei dem großen Telematik-Anbieter webfleet, der u.a.auch mit TomTom und Mercedes-Benz zusammenarbeitet, werden diese Ortungsgeräte übrigens LINK genannt. Mit Hilfe des LINK Ortungsgeräts können nicht nur die Positionsdaten übertragen werden: Durch die Vernetzung der Fahrzeuge mit dem Unternehmen lassen sich auch Erkenntnisse über das Fahrverhalten und zur Fahrzeugdiagnose gewinnen. Dies sind gewichtige Aspekte, die für das Flottenmanagement sprechen.  

Fahrzeugortung und -kommunikation ist für Fuhrparkbetreiber heute unerlässlich geworden.- Bild webfleet

Anmerkung *: GSM steht für Global System for Mobile Communications und bedeutet globales System für mobile Kommunikation.

Video Wie funktioniert das GPS genau?

Weiterführender Link: Illegales Auto GPS Tracking – so gelingt das Aufspüren des Peilsenders