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Trilateration – Präzise den Standort bestimmen
Sep
Mit den Begriffen Trilateration oder auch Lateration wird ein Messverfahren beschrieben, welches zur Positionsbestimmung eines Punktes eingesetzt wird. Nicht zu verwechseln mit der Triangulation, die auf der Messung dreier Winkel basiert, die Trilateration bezieht sich auf eine Entfernungsmessung zu drei Punkten und kann somit Standort und Entfernung bestimmen.
Trilateration: Wie Empfänger ihren Standort präzise bestimmen
Die Trilateration ist ein Verfahren, welches eine genaue Bestimmung eines Punktes auf der Erdoberfläche ermöglicht. Denn erst, wenn die Entfernung zu drei bekannten Punkten ermittelt wurde, ist eine exakte Ortung möglich. Auch wenn drei Kugelschalen zwei zueinander symmetrische Schnittpunkte aufweisen, kann einer meist durch Plausibilitätsüberlegungen ausgeschlossen werden.
Durch elektromagnetische Entfernungsmesser, die auch für Landesvermessungen verwendet werden, können Vermessungen bis zu 100 Kilometer Streckengenauigkeit stattfinden. Somit werden Streckengenauigkeiten im Dezimeterbereich erreicht, denn die elektrooptischen Entfernungsmesser mit Reichweiten bis 60km erzielen Genauigkeiten besser als +/- 1mm/km.
Als Hauptverfahren zur Dreiecksnetzmessung löste die Lateration in den 60er Jahren die Triangulation ab, das Festpunktnetz der deutschen Landesvermessung wurde deshalb in den 70er Jahren komplett neu vermessen und berechnet.
In den 1980er Jahren kamen weitere Messverfahren zur Bestimmung der Position und zur Streckenbestimmung hinzu, wie das GPS-Verfahren. Die GPS-Technik arbeitet mittels Satellitensignalen, die genau berechnen, wo sich ein Punkt befindet und wie weit dieser entfernt ist. Hierzu muss der GPS-Tracker das Signal von mindestens drei Satelliten empfangen und die Laufzeitmessungen nutzen, um die Position zu berechnen. Zusätzlich ist es erforderlich, dass Empfänger und Sender ihre Uhrzeiten synchronisieren, denn in diesem Fall werden keine Längen gemessen, sondern die Laufzeiten der Funksignale.
Einsatzgebiete und Anwendung zur Messung von Abstand
Aufgrund der Möglichkeit, einen Punkt in einem Raum sowie die Distanz exakt zu ermitteln, wird die Trilaterion für Vermessungen eingesetzt. Für eine erfolgreiche Anwendung gibt es unterschiedliche Anforderungen und Aspekte, die man in dem System berücksichtigen muss.
Trilateration im Freien
Das allgemeine Messverfahren im Freien arbeitet mit einer Satellitenstützung durch das GPS-System. Diese Vorgehensweise ist immer mit Fehlern behaftet, die man so klein wie möglich halten muss, um ein genaues Ergebnis zu erhalten.
Möglich sind Abweichungen durch unterschiedliche Höhen des Referenzpunktes und des Zielpunktes, die Berechnung der beiden Schnittpunkte kann durch Kompensation ausgebessert werden. Auch stochastische Fehler oder Rauschen können auftreten, in diesem Fall hilft eine längere Messzeit, um exaktere Ergebnisse zu erzielen. Mehrfachreflexion sorgt für falsche Ergebnisse, die man ebenfalls durch eine längere Messzeit korrigieren kann.
Eine direkte Messung in Sichtweite von zwei oder mehr Orten gleichzeitig kann am besten mit Einzelmessungen bestimmt werden.
Trilateration in Gebäuden
Eine Berechnung innerhalb von Gebäuden stellt das System vor andere Herausforderungen, da dabei sowohl die Dämpfung von Wänden als auch mögliche Reflexionen eine Fehlerquelle darstellen. Daher funktioniert dieses Verfahren innerhalb von Gebäuden nicht so reibungslos, wie im Freien. Liegen die Ziele im Nahbereich und man kann sie direkt sehen, lassen sich exaktere Berechnungen erstellen.