Funknavigation

Unter dem Begriff Funknavigation werden Verfahren zur (terrestrischen) Navigation zusammengefasst, die Radiowellen zur Positionsbestimmung nutzen. Davon abzugrenzen sind Satellitennavigationsverfahren, die ebenfalls Funkwellen verwenden.

Die Funknavigation basiert im Allgemeinen auf Sendestationen, die Signale aussenden, mit deren Hilfe ein Empfänger seine Position bestimmen kann.

Man kann unterscheiden:

• Beim Entfernungsverfahren wird entweder die Entfernung zu einer Sendestation (DME) oder die Entfernungsdifferenz zwischen zwei Sendestationen durch Hyperbelnavigation ermittelt. Aus den Signallaufzeiten bzw. den Unterschieden in den Signallaufzeiten kann der Empfänger seine Position relativ zu den Sendestationen ermitteln. Da die Positionen der Sendestationen bekannt sind, lässt sich daraus die geographische Position ableiten. Da sich aus den Signalen von nur zwei Sendestationen mehrere Möglichkeiten für die errechnete Position ergeben, die auf einer Hyperbel liegen (daher die Bezeichnung Hyperbelverfahren), benötigt man mindestens drei Stationen. Entfernungsverfahren werden bei GLONASS und GPS, Hyperbelverfahren bei den Navigationssystemen LORAN-C und ALPHA eingesetzt.

• Beim Peilverfahren wird die Herkunftsrichtung eines Signals bestimmt.
  Dabei wird entweder das Signal vom Sender richtungscodiert abgestrahlt (z. B. Drehfunkfeuer, kurz VOR) oder der Empfänger muss mit einer Peilantenne die Herkunftsrichtung zu einem Ungerichteten Funkfeuer (NDB) bestimmen. Ein Radiokompass peilt den Sender an, dessen Frequenz eingestellt ist. Das Instrument im Fahrzeug zeigt den Winkel zwischen der Längsachse des Fahrzeugs und der Richtung, in der der angepeilte Sender liegt (Funkstandlinie), an (Funkseitenpeilung). Ermittelt man die Richtungen zweier Sendestationen, so kann man daraus seine Position herleiten (Kreuzpeilung).

Bei der Funknavigation bzw. der Funklokalisierung kann man das Funksignal durch die Messung und anschließende Auswertung unterschiedlicher Komponenten nutzen:

• Feldstärke (z. B. der Feldstärke mehrerer WLAN-Accesspoints – WLAN-basierte Ortung)
• Richtung (engl. direction of arrival, DOA)
• Laufzeit
• Laufzeitdifferenz (engl. time (difference) of arrival, T(D)OA)

Funknavigationssysteme haben heute vor allem in der Luftfahrt und der Schifffahrt wesentliche Bedeutung.

Satellitenbasierte Navigationssysteme (GPS und andere) waren ursprünglich z. T. für das Militär konzipiert. Sie haben für das Autofahren, Fahrradfahren und Wandern an Bedeutung gewonnen.

Das Autonome Fahren ist zwingend auf Funknavigation angewiesen.

Auch fahrerlose Transportsysteme nutzen oft Funknavigation mit lokalen Funkbaken.^[1]

Im Gegensatz zu normalen Navigationskarten, die rechtweisend ausgerichtet sind, geben Funknavigationskarten die dort beschriebenen Flugstrecken als missweisende Kurse über Grund (engl. magnetic track) an. Der Grund dafür ist, dass in Luftfahrtzeugen keine rechtweisenden Kreiselkompasse verwendet werden, sodass alle Instrumente (außer GPS) letztlich auf dem missweisenden Magnetkompass basieren. Wenn also alle Kurse und Peilungen in der Funknavigation einheitlich missweisend angegeben werden, ist keine Umrechnung der Kurse mehr nötig, womit eine potentielle Fehlerquelle wegfällt.

Folgende Symbole werden auf Funknavigationskarten zur Identifizierung von Radionavigationsanlagen verwendet:

Navigationsanlage	Symbol
NDB
VOR
VORTAC
TACAN
VOR/DME

Langstreckennavigationssysteme werden in der Regel in der Schifffahrt eingesetzt.

• Alpha
• CHAYKA (sowjetisches Äquivalent zu LORAN-C)
• Consol (außer Betrieb)
• Decca (zumindest in Europa außer Betrieb)
• LORAN-C (außer Betrieb)
• OMEGA (außer Betrieb)

Kurzstreckennavigationssysteme kommen in der Luftfahrt zum Einsatz und werden dort als Navigationshilfe zum Beispiel zum Landeanflug eingesetzt. Man unterscheidet:

• Entfernungsmessgerät (DME)
• Drehfunkfeuer (VOR und DVOR)
• Instrumentenlandesystem (ILS)
• Microwave Landing System (MLS)
• RSBN (übersetzt etwa: Funksystem zur Nah-Navigation)
• Tactical Air Navigation (TACAN)
• Ungerichtetes Funkfeuer (NDB) / Radiokompass (ADF)

Die Satellitennavigationssysteme verwenden Funksender auf künstlichen Erdsatelliten, die vom Navigationsgerät empfangen werden. Bei der Satellitennavigation werden somit ebenfalls Radiowellen zur Positionsbestimmung genutzt. Folgende Systeme seien genannt:

• Galileo
• GLONASS
• Global Positioning System (GPS) und Differential-GPS
• Transit

• Globales Navigationssatellitensystem
• Navigationsfunkdienst

• Peter Dogan: The Instrument Flight Training Manual. As developed by Professional Instrument Courses. 3rd edition, revised printing. Aviation Book Co., Seattle WA 2004, ISBN 0-916413-26-8.
• Wolfgang Kühr: Der Privatflugzeugführer. Band 3: Technik II. 4. überarbeitete Auflage. Schiffmann, Bergisch Gladbach 1983, ISBN 3-921270-09-X.
• Jürgen Mies: Funknavigation. 2. Auflage. Motorbuch-Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-613-01648-6 (Privatpilotenbibliothek 3).
• Jeppesen Sanderson: Private pilot FAA practical test study guide. Aairplane single-engine land. Jeppesen Sanderson, Englewood CO 2000, ISBN 0-88487-265-3.
• Jeppesen Sanderson: Privat Pilot Manual. Jeppesen Sanderson, Englewood CO 2001, ISBN 0-88487-238-6.
• Wilhelm Thaller: Never Get Lost. Interpretation der Funknavigation. (Horizontal situation indicator, radio magnetic indicator, holding). 2. Auflage. Thaller, Mondsee 2005, ISBN 3-00-007179-2.
• Walter Air: CVFR Lehrbuch. Mariensiel 2001.

• Einige geschichtliche und technische Gesichtspunkte der Radionavigation in Deutschland im Zeitraum 1907 bis 1945 (englisch; PDF-Datei; 1,03 MB)
• Kostenlose Testversion des Navigations-Simulators zum Buch von Wilhelm Thaller, siehe Literatur (englisch/deutsch; Setup Datei; 15 MB)
• Kostenlose Testversion – Navigations-Simulators VOR, HSI, LOC, RMI, ADF, DME & Wind Effekt (Setup Datei; ca.5 MB)

1. ↑ Mitteilung der KINEXON GmbH zu FTS-Funkpeilung, abgerufen am 18. Juni 2020