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Dazu habe ich mir folgende Literatur organisiert:

Ortungssysteme zur Positionsbestimmung

Der Begriff >Ortungssystem< geht heutzutage meist einher mit satelitengestützter Navigation. (vgl. auch Blogeintrag vom 17.01.07 über Längen- und Breitengrade). Wichtige Entwicklungsschritte, die nach der visuellen Navigation (Sprung von Landmarke zu Landmarke) einsetzten waren dabei folgende:

Jakobsstab (aus Brockhaus Enzyklopädie; vgl. auch Wikipedia, Link 1, Link 2):

Bildquelle: TU Freiberg

Bildquelle: Magellan-Ausstellung

1. Gradstock – ist in der Astronomie die Bezeichnung für ein Gerät zum Messen von Winkeln. Es besteht aus einem mit einer Skala versehenen Längsstab, auf dem ein kürzerer, senkrecht dazu gerichteter Querstab verschoben werden kann. Man visiert das Objekt vom einen Ende des Längstabes aus über die beiden Enden des Querstabes an. Die halbe Länge des Querstabes geteilt durch den Abstand vom Augen-Ende des Längsstabs bis zum Querstab ist dann der Tangens des halben Winkels, unter dem das Objekt erscheint. – Auf dieses, um 1300 erfundene Instrument stützte sich die Seefahrt des Mittelalters bei der Schiffsortbestimmung. 2. die drei Sterne, im Gürtel (Sternbild Orion)

Astrolabium zur Bestimmung der Höhe der Sonne am Mittag => Daraus konnte man den Breitengrad errechnen.
Bildquelle / höhere Auflösung.

Nocturnal diente der Zeitmessung in der Nacht (durch Anvisieren des Polarsterns)

Bildquelle links; Bildquelle rechts

Sextant (aus Chaosradio Podcast, Thema Ortungssyssteme):
Die Messung des Breitengrades erfolgt über die Messung bestimmter Punkte (tagsüber die bekannte Höhe der Sonne; nachts die Sterne) zu einer definierten Zeit – zwingende Voraussetzung ist eine genau gehende Uhr. Mit dem Sextanten wird der Horizont (Ebene) angepeilt und über einen Spiegel der zweite angepeilte Punkt (bspw. Polarstern) in Übereinstimmung mit diesem gebracht. Dies gibt genau den Winkel, des angepeilten Punktes zum Erdboden und gleichzeitig die scheinbare Höhe. Die Zeit ab Greenwich gibt dabei den Längengrad an (die jetzige Zeit wird mit der Zeit im Heimathafen verglichen). Diese anderen Werte werden mit Tabellen uns bekannter Werte verglichen und lassen Rückschlüsse auf die aktuelle Position (Breitengrad) zu.

Bildquelle

Kompass zur Bestimmung der Himmelsrichtung auch bei schlechtem Wetter.

Funkpeilsysteme (aus Chaosradio Podcast, Thema Ortungssyssteme):
Im zweiten Weltkrieg wurden Funkpeilsysteme entwickelt. Das Loranverfahren (?) war auf einige hundert Meter genau. Funktionsweise: hohe Sendemasten (bis zu 400m hohe Antennen) wurden aufgestellt und die Position vermessen. Nach dem Hyperbelverfahren (Überlagerung der Signale dreier Sender) und die damit entstehenden Dopplereffekte ließen durch spezielle Karten, mit eingezeichneten Wellen, Rückschlüsse auf die Position zu. (LoranC (?) für den Falles des GPS Ausfalles ein Bodengestütztes Navigationssystem zu haben.)

Satelitenbasiertes Navigationssystem
GPS = Global Positioning System
24 Sateliten werden benötigt um die Erde komplett abzudecken. Es gibt Ersatzsateliten (sog Spares (?)), da die Betriebslaufzeit bei etwa 7-8 Jahren liegt. Gesamtanzahl ca 31. ?
4 Sateliten werden in Sichtweite benötigt, um die korrekte Position x,y,z-Achse anzuzeigen.
Jeder GPS-Satelit hat eine Atomuhr an Bord und sendet die genaue Uhrzeit. Die Positionsbestimmung erfolgt aus einer Laufzeitdifferenz dieses Signals. Übertragungsrate 50bit pro Sekunde. Atmosphärische Störungen schränken die Genauigkeit des Signals ein, sodass nur etwa 1/20 der Daten ankommt. Der Rest ist verrauscht oder kommt später an. Es gibt zwei Versionen: militärisch (wesentlich genauer und deswegen verschlüsselt) und zivil, von den das zivile in der Vergangenheit künstlich verschlechtert war (Verfahren dafür: >selectiv appability< mit einer groben Genauigkeit von 80-100 Metern – nicht ausreichend für Straßennavigation).