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DES WI RTSCHAFTS- UN D VE RKE H RSMI NISTE RI UMS
NORDRH EI N-WESTFAlE N
Herausgegeben von Staatssekretăr Prof. Dr. h. c. Dr. E. h. Leo Brandt
Nr.663
Dr. Hans-Christian Freiesleben
Gesellschaft zur Forderung des Verkehrs e. V" Dusseldorf
Vergleich von Funkortungsverfahren an Bord von Seeschiffen
AI, Manuskript gedruckt
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
1958
ISBN 978-3-663-03871-9 ISBN 978-3-663-05060-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-05060-5
Forschungsberichte des Wirtscbafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
G 1 i e d e run g
. . . . .
1 • Bericht über bisherige Untersuchungen · · · · s. 5
s.
a) Die Genauigkeit von Radar als Hilfsmittel der Ortung 5
.
.
b) Die Genauigkeit der Decca-Ortung · · s. 7
c) Die Genauigkeit von Funkstandlinien · · · · S. 11
. . . . . . .
d) Consol · · · S. 12
. . .
e) Loran . s . 13
2. Die geplanten Arbeiten · · · · s. 14
. . . .
a) Die bisherigen Versuche · · · · s. 14
b) Praktische Versuche S. 15
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Forschungsberichte des Wirtscbafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
1. Bericht über b.isherige Untersuchungen
Der Vergleich von Funkortungsverfahren kann in verschiedener Weise ge
schehen. Der Berichterstatter hat mit Mitteln des Ausschusses für Funk
ortung vergleichende Beobachtungen im Schiffsbetrieb begonnen, die aus
verschiedenen Gründen nicht abgeschlossen werden konnten. Seine Absicht
besteht darin, einen Vergleich der FO-Verfahren unter praktischen Bord
verhältnissen zu geben.
Die Navigation an Bord von Seeschiffen wird in drei verschiedenen Formen
angewendet: Als Navigation auf dem Revier, als Navigation in Küstennähe
(Ansteuerung, Küstennavigation) und als Navigation auf Überseestrecken.
In der Luftnavigation unterscheidet man einfach Nah-, Mittel- und Fern
strecken-Navigation, Begriffe, die sich weitgehend, aber nicht voll
ständig mit den genannten der Seefahrt decken.
Die Funkortungsver.fahren, die der Schiffahrt zur Verfügung stehen, sind
Funk-Eigenpeilung und Funkfremdpeilurtg, Richtfunkfeuer zur An- und Ein
steuerung, Decca Navigator, Loran und Consol. Auch Radar ist in der
Schiffahrt den Ortungsverfahren zuzurechnen.
Consol und Loran sind Verfahren der Navigation auf Überseestrecken und
in zweiter Lüüe auch der Navigation in Küstennähe. Sie treten also in
Konkurrenz zur astronomischen Navigation. -
Funkpeilung und Deccaortung dienen der Ansteuerung und der Küstennavi
gation, sie reichen weiter hinaus als die terrestrische Navigation.
Unter der Küste in Sicht des Landes treten sie in Konkurrenz mit der
terrestrischen Navigation. Dies gilt in vollem Maße für Radar als Hilfs
mittel der Ortung.
a) Die Genauigkeit von Radar als Hilfsmittel der Ortung
In Küstennähe ist die terrestrische Navigation das genaueste Hilfsmittel
der Ortsbestimmung. Radar hat indessen erhebliche Bedeutung gewonnen.
Auf vielen Schiffen wendet man Radar auch bei guter Sicht als Hilfs
mittel zur Entfernungsbestimmung an, während Peilungen optisch gewonnen
werden.
Wylie, The Use of Radar at Sea, nennt die Radarentfernungsbestimmung
als genaueste Möglichkeit der Radarortung. Bei zwei Peilungen seien
die Möglichkeiten des Fehlers größer. Auch die Radarortung nach einem
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Fo~schungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
Einzelobjekt aus Richtung und Entfernung sei nicht unbedingt zuver
lässig.
Es wurden eine Reihe von Ortungsbestimmungen mit Radar bei terrestrisch
einwandfrei bekanntem Schiffsort auf "Deutschland" vorgenommen. Die Ent
fernungen wurden mit dem "verstellbaren Meßring" gewonnen. Es ergaben
sich folgende Genauigkeiten: (In Klammer die Entfernung)
Günstige Ein-
Geringe Entfernung 4 - 7 sm Entfernung > 9 sm Entf.
zelobjekte
Steinbaken bei
+ 0,10 sm(2,4 sm) -+ 0,12 sm (4,0 sm
Gedser -
Gedser Odde 0,07 " ( 1 ,8 " ) 0,23 " (4,3 " )~0,26 (9,3 sm)
Hyllekrog L. 0,11 " (6,3 " ) 0,37 (9,3 " )
S-Spitze Langeland 0,20 (9,3 " )
Zieml. günstige
Einzelobjekte
+ -+ +
Staberhuk - 0,2 (2,7 sm) 0,23 " ( 5,1 " -0,48 (10,411 )
Bülk 1. 0,36 (10,9" )
Marienleuchte 0,24 " (6,6 "
Beliebige Objekte
+
Großenbrode Mole - 0,3 (3,0 sm)
Verschiedene + +
- 0,31 "" (5,7 " -Os48 (13,7" )
Einzelziele I
Westermarkelsdorf 0,32 " (6,6 "
I
Boknis Eck 0,45 (12,5" )
Ungünstige Objekte
+-
Gedser Ort 0,5 " (4,5 "
Buk (Meeklenburg) 1 ,3 (19,3" )
Man sieht aus diesen Zahlenwerten, daß im allgemeinen Wylies Angaben be
stätigt werden. Aber für geeignete Objekte, die der erfahrene Navigateur
in einem bestimmten Gebiet kennt, ist doch eine gute Genauigkeit fest
zustellen. Natürlich bedeutet der für Staberhuk festgestellte Fehler,
um an einem Beispiel zu erläutern, worum es hier geht, systematische
Verfälschungen; sie kommen daher, daß der Leuchtturm im Radarschirmbild
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Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
nicht als einzelnes Objekt hervortritt. Man stellt vermutlich eine
nahe gelegene Waldspitze ein. Wenn man ein Ziel um 20 m falsch identifi
ziert, so bedeutet das auf 1 sm einen Fehler von 2/30 • Man sieht also,
daß schon ziemlich erhebliche Peilfehler aufgetreten sein müssen. Gut
definierte Ziele wie Bülk erg&ben aber trotzdem auf größere Entfernung
noch gute Schiffsorte.
Die Ortsbestimmung aus zwei Abständen wurde nur auf mittlere Entfernungen
(ca. 5 sm) und größere (7 - 10 sm) untersucht und ergab als m.F. eines
Orts + 0,17 bzw. 0,42 sm; man erreicht also mit günstigen Einzelobjekten
aus Peilung und Abstand tatsächlich gleiche Genauigkeit. Zwei Peilungen
führten zu ! 0,25 bzw. 1,0 sm Fehler, sie sind somit ungenauer! Wylies
Forderung, mehr als zwei Radarpeilungen zu nehmen, ist berechtigt. Die
Zahlen besagen, daß man bei "günstigen" Peilobjekten etwa 1 1/20 Peilungs
genauigkeit erwarten muß, während die "ziemlich günstigen" Objekte etwas
mehr als 20 Peilungsgenauigkeit ergeben. Für beliebige Einzelobjekte ist
die Ungenauigkeit 30 • Dies unterstreicht die Folgerung, daß man bei guter
Kenntnis der Örtlichkeiten Radarpeilungen mit Erfolg verwenden kann, sonst
aber mit einiger Unsicherheit rechnen muß. Voraussetzung ist dabei ein
einwandfrei zentrierter Radarschirm. Zentrierfehler wirken sich auf Pei
lungen vor allem naher Objekte störender aus als auf größere Abstände; dies
bestätigt Wylies Behauptung, wenn er auch selbst diesen Grund nicht nennt.
b) Die Genauigkeit der Decca-Ortung
Die Genauigkeit der Decca-Ortung ist vom Verfasser mehrfach behandelt
worden, vor allem in "Auswertung von Beobachtungen des deutschen Decca
gesetzes 1953 mit Hilfe der Gradienten der HYperbelscharen" DHZ, Bd. 6,
S. 220 und "Vergleich der Standorte nach zwei Decca-Systemen" Hyperbel
navigation, Essen Febr. 1956, Sonderbücherei des Ausschusses für Funk
ortung. Beide Arbeiten waren Untersuchungen der Genauigkeit von Decca,
wenn auch beide nicht unter Gesichtspunkten der Vermessung, sondern
unter praktisch-nautischen getätigt wurden. Zur Untersuchung der Decca
Genauigkeit wurden in beiden Arbeiten Doppelwinkelmessungen herange
zogen, die die genaueste terr. Schiffsortbestimmung darstellen. Bei der
ersten Arbeit wurden alle durch Doppelwinkel beobachteten Orte rechne
risch bestimmt, bei der zweiten Arbeit geschah dies nur zum Teil. Gerade
die verschiedene Auswertung bei der zweiten Arbeit wird deutlich machen,
mit welchen Fehlern in der Praxis gerechnet wird, wo die Auswertung stets
in einer Seekarte bestimmten Maßstabes geschieht.
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Forsohungsberiohte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
Die zweite Arbeit bezieht sich auf Beobachtungen des dänischen Decca
Netzes in Abständen von im Mittel 68 und 85 sm zur Basismitte. Es wurden
vier Arten des Vergleichs durchgeführt:
Vergleich mit berechn. Schiffsorten in einer Karte 25 000
" " " " " " " 1 130 000
" " gezeichn. " " " " 1 25 000
" " " " " " " 1 : 130 000
Die Schiffs orte wurden also in jedem Fall in eine Deccakarte eingetra-
gen, doch geschah dies in den beiden ersten Fällen auf Grund der Rech-
nung, in den beiden anderen durch zeichnerische Konstruktion des
Schiffsorts (mit Doppelwinkeltransporteur).
In der genannten zweiten Arbeit sind die beobachteten Schiffsorte mit
denjenigen verglichen worden, die sich nach Decca ergaben. Dabei war
das Ziel dieser Arbeit, systematische Verschiedenheiten der Vermessungs
grundlagen zu überprüfen und die Genauigkeit der Beobachtungen für Decca
anzugeben. Es wurde deshalb stets der Mittelwert der Unterschiede be
stimmt und abgezogen. So zu verfahren ist richtig, wenn man sog. "Data
Sheets" kennt, d.h. systematische Abweichungen der Lage der Decca
Standlinien gegen die in den Karten gedruckte, auf Grund der Entfer
nungsunterschiede mit einer mittleren Ausbreitungsgeschwindigkeit be
rechnete Lage. Für das Urteil über Decca im praktischen Betrieb wird man
aber voraussetzen müssen, daß solche Feinheiten nicht geübt werden. Es
sind also gegenüber zu stellen:
a) Fehler in \f und Asowie Gesamtortsfehler bei unmittelbarem
Vergleich von Deccaort und tatsächlichem Schiffsort,
b) Fehler in IP und Asowie Gesamtortsfehler nach Abzug der
Mi ttelwerte,
c) die Mittelwerte.
Dies alles hat zu geschehen für die 4 oben genannten Gruppen. Die Er
gebnisse sind:
Gruppe 1 Gruppe 2 Gruppe 3 Gruppe 4
a) Fehler in IP 0,14' 0,10 ' 0,165' 0,143 '
Fehler in A 0201 o z 12 02086 Oz222
Fehler des Orts 0,144 sm 0,133 sm 0,17 sm 0,205 sm
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Gruppe 1 Gruppe 2 Gruppe 3 Gruppe 4
b) Fehler in 'P 0,052' 0,092' 0,084' 0,083'
Fehler in A 0,059 0,114 0,083 0,183
Fehler des Orts 0,063 sm 0,113 sm 0,097 sm 0,134 sm
c) Systemat.Mi ttel'f) + 0,13' + 0,04' + 0,14' + 0,12'
" " A - 0,04 + 0,10 - 0,03 - 0,17
Aus Gruppe b) erkennt man den Vorteil, den die Karte größeren Maßstabes
bietet. In praxi wird man keine Karte1: 25 000 mit Decca-Standlinien
haben. Die Zahlen der Gruppe 2 und 4 werden daher für die nautische
Praxis besser zutreffen. Man wird auch Doppelwinkel nicht rechnerisch
auswerten. Somit ist Gruppe 4 repräsentativ. Man Yird aber noch weiter
gehen und feststellen, daß, wie schon oben ausgeführt, die Kenntnis von
systematischen Fehlern meist nicht vorauszusetzen ist. Somit wird man
als Gesamtortsfehler von Decca 0,2 sm im Mittel gelten lassen. Man wird
andererseits feststellen dürfen, daß unter besonderen Vorsichtsmaßnah
men dieser Fehler auf 0,1 sm herabgedrückt werden kann und daß nur dieser
Wert dem Verfahren selbst zur Last zu legen ist.
Man kann natürlich auch die Genauigkeit der einzelnen Standlinie angeben.
Sie beträgt für Dän. rot 0,146 Streifen (= 0,033 sm im betracht. Gebiet),
Für Dän. grün 0,119 Streifen (= 0,045 sm). Bach Abzug systematischer Feh
ler (Mittelwerte) gewinnt man ähnlich wie zuvor unter b) günstigere Zahlen.
Die innere Genauigkeit, d.h. die Übereinstimmung nach Abzug von Mi"ttel
werten, ist größer, nämlich 0,083 (0,019) und 0,058 (0,022). Bei Vergleich
mehrerer an verschiedenen Tagen für die gleiche Stelle beobachteter
Decca-Werte bekommt man folgende (äußere) Genauigkeit: Rot: 0,094
(= 0,021 sm), Grün: 0,087 (= 0,033 sm). Während diese Beobachtungen alle
eine sehr gute Genauigkeit der Decca-Ortsbestimmung erweisen, sind die
Messungen mit dem deutschen Netz ungünstiger. Hier sind die durchschnitt
lichen Entfernungen 245 sm, 140 sm und 220 sm für die Mitten der roten,
grünen und violetten Basis. Für die roten Hyperbeln gilt im Beobachtungs
gebiet, daß sie nahe der verlängerten Basis verlaufen, also besonders
ungünstig sind. Hier sind die Eintragungen in eine deutsche Karte
1 : 100 000 erfolgt, systematische Unterschiede von deutschen und däni
schen Karten können also nicht ins Gewicht fallen. Hier sind die Werte
für a), b) und c):
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a) b) c) Für eine Standlinie gilt:
Fehler in \J) 0,53' 0,40' fl\J) + 0,32' Rot 0,171 (= 0,633 sm)
A 0,57 0,46 flA + 0,27 Grün 0,036 (= 0,069 sm)
Ortsfehler 0,63 sm 0,48 sm (Mittel) Violett 0,141 (= 0,242 sm)
Die innere Genauigkeit der Decometerwerte, d.h. die Abweichungen gegen
einen Mittelwert, sind Rot 0,073 (0,268), 0,032 (0,061 sm) und 0,062
(= 0,106). Man erkennt, daß rot bei der deutschen Kette in jeder Be
ziehung benachteiligt ist, durch eine große systematische Abweichung,
aber auch durch die ungünstige Relation: Streifenbreite in sm. Die zu
grunde liegenden Beobachtungen sind im November und Dezember gewonnen
worden und umfassen Tag- und Nachtbeobachtungen. Aber auch die Tag
Beobachtungen erfolgten bei geringer Sonnenhöhe, so daß Raumwellen
einflüsse überall zu vermuten sind. Damit dürfen die angegebenen Zahlen
als repräsentativ für Decca-Beobachtungen einer entfernten Kette unter
beliebigen Bedingungen gelten, wobei nur eine Einschränkung zu machen
ist: Die Grobortung wurde stets als richtig gewertet, obwohl sie es nicht
in allen Fällen war: Bisweilen wäre es sogar sinnvoll gewesen, einen
anderen Grobwert zu wählen, da die Grobanzeige wiederholt nicht den
richtigen Wert zeigte. Mit dieser Einschränkung wird man aber Decca
selbst unter ungünstigen Verhältnissen eine Ortsgenauigkeit von 1000 m
zuschreiben dürfen, falls keinerlei Voraussetzungen über systematische
Fehler gemacht werden können. Kann man dies, so ist die Genauigkeit
größer, wenn auch nicht beträchtlich.
Die in der ersten Arbeit angestellten Untersuchungen beziehen sich nur
auf Tagbeobachtungen mindestens zwei Stunden nach Sonnenaufgang oder
zwei Stunden vor Sonnenuntergang und erfolgten in mittleren Entfernungen
zu den Basismittelpunkten von für Rot 175 sm, Grün 100 sm und Violett
195 sm. Violett ist in dem Nordseegebiet, wo die Beobachtungen gewonnen
wurden, ungünstig. Die hier untersuchten Standliniengenauigkeiten waren:
Rot Grün Violett
Ohne Rücksicht auf
0,066 (=0,069sm) 0,036 (=0,029sm) 0,298 (=0,355)
system. Fehler
Nach Abzug system.
0,016 (=0,016sm) 0,012 (=0,011sm) 0,013 (=0,019)
Mittelwerte
Vergleich von Werten
0,034 (=0,036sm) 0,020 (=0,016sm) 0,085 (=0,099)
aus April u. August
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Die sehr hohen Genauigkeiten dürften einmal der Tatsache zuzusChreiben
sein, daß es sich hier um errechnete Zahlen handelt, bei denen keinerlei
Zeichenungenauigkeit einging, zweitens der Beobachtung bei Fehlen jedes
Raumwelleneinflusses. Denn trotz .der größeren Entfernung werden die Ge
nauigkeiten der dänischen Kette bei den Ostseebeobachtungen ungefähr
erreicht, dort rot 0,033 sm, grün 0,045 sm hier rot 0,069 sm, grün
0,029 sm ohne Berücksichtigung irgendwelcher systematischer Fehler,
also so wie ein Bautiker zunächst mit den Beobachtungawerten umgehen
würde. Das günstige Bild der Decca-Ortung wird also bestätigt. Schiffs
orte von 0,2 sm Genauigkeit sind jedenfalls einer terrestrischen Ortung
nicht wesentlich unterlegen.
c) Die Genauigkeit von Funkstandlinien
Die Genauigkeit von Funkstandlinien nach Funkeigenpeilungen ist gerin
ger. Als Beobachtungsgenauigkeit verschiedener Funkfeuer ergab sichl
Entfernung Verschiebung
Name des Funkfeuers Streuung
im Mittel d. Standlinie
sm sm
0
Feuerschiff EIbe 15 3,7 1,0
" Weser 16 1,9 0,6
" Fehmarnbelt 21 2,2 0,8
Leuchtturm Neuland 35 3,1 1,9
Feuerschiff Kiel 45 3,5 2,7
" P8 48 2~0 1,7
" Borkumriff 68 2,3 2,7
" Terschellingbank 114 2,9 5,8
Flugfunkf. Hamburg 40 3,3 2,3
" Helgoland 42 1,14 0,8
" Hamburg 70 1,17 2,4
" Helgoland 130 1,88 4,3
" Amsterdam 185 3,8 12,2
Stavanger, Consol- 310 2,0 10,8
Dauerstrich gepeilt 320 2,2 12,2
Die Beobachtungen wurden teilweise auf "Sta. Elena" in der Nordsee ge
wonnen. Die Beobachtungen von Kiel Feuerschiff und Neuland haben über
Land laufende Funkstrahlen und sind deshalb vermutlich weniger genau.
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