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akustische Navigation

 
     
  Verfahren der Positionsbestimmung unter Wasser, das auf der Laufzeitmessung (Laufzeitmesssystem) von Schallwellen im Medium Wasser beruht. Je nach Anordnung der Messelemente unterscheidet man Verfahren mit langer Basis und solche mit ultrakurzer Basis. Beim Verfahren mit langer Basislinie (Long Base Line, LBL) werden drei oder mehr Signalgeber (z.B. Transponder) auf den Meeresboden abgesenkt und dienen als akustische Referenzpunkte (Abb.). Am Fahrzeug befindet sich ein Sende- und Empfangsgerät (Transducer, Hydrophon). Der Transponderabstand beträgt das ein- bis zweifache der Wassertiefe. Durch Anordnung weiterer Transponder kann das Arbeitsgebiet vergrössert werden.


In einem ersten Arbeitsschritt wird das Transpondernetz durch Laufzeitmessungen zu dem fahrenden Schiff kalibriert und ggf. über GPS an ein übergeordnetes Bezugssystem angeschlossen. Im weiteren Verlauf können Fahrzeuge und Messsysteme im Wasser, soweit sie mit akustischen Signalgebern ausgerüstet sind, in Bezug auf das Transpondernetz positioniert werden. Dasselbe gilt für die exakte Einmessung von Kontrollpunkten am Meeresboden. Die Genauigkeit hängt im wesentlichen von der Erfassung der Ausbreitungsbedingungen im Medium Wasser ab. Standardmässig lässt sich etwa 1 m erreichen; bei erhöhtem Kalibrierungsaufwand auch 0,1 m. Beim Verfahren mit ultrakurzer Basis (Ultra Short Base Line, USBL) wird in der Regel nur ein Signalgeber (beacon) am Meeresboden oder Unterwasserobjekt verwendet, sowie eine Anordnung mehrerer Hydrophone am Schiffsrumpf mit einem Abstand von weniger als einem Zentimeter. Aus Phasendifferenzmessungen an den Empfängerelementen kann die Richtung der Schallquelle und aus Laufzeitmessungen die Entfernung bestimmt werden. Die Genauigkeit liegt bei ein bis zwei Prozent der Wassertiefe.

akustische Navigationakustische Navigation: Prinzip der Positionsbestimmung eines Unterwasserfahrzeugs durch akustische Laufzeitmessungen (lange Basislinien). Nach Auslösung eines akustischen Fragesignals durch die Kontrolleinheit am Kiel des Schiffes werden die von drei Transpondern (T1, T2, T3) zurückkehrenden Impulse gemessen, so dass aus den hieraus berechneten Schrägdistanzen (R1, R2, R3) die Schiffsposition in Bezug auf das Transpondernetz ermittelt werden kann. Etwa gleichzeitig wird ein Fragesignal vom Unterwasserfahrzeug ausgesandt und die rückkehrenden Impulse werden in Wegstrecken (R1+d1, R2+d2, R3+d3 sowie R0) verwandelt. Durch Differenzbildung lassen sich die Distanzen (d1, d2, d3) und somit die Position des Unterwasserfahrzeugs bestimmen.
 
 

 

 

 
 
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