Positionsbestimmung


Positionsbestimmung

Die Positions- oder Ortsbestimmung, auch Verortung oder Lokalisierung ist die Ermittlung des Ortes in Bezug zu einem gewissen Bezugspunkt (Bezugssystem). Ortsbestimmung im Speziellen ist die Bestimmung des eigenen Standortes, die Bestimmung der Position eines fernen Objekts nennt man Ortung.

Inhaltsverzeichnis

Geometrie

Die mathematischen Verfahren der Ortsbestimmung sind durch die Geometrie der ebenen Dreiecke oder der Kugeldreiecke definiert.

Die (nicht eindeutige) Bestimmung eines Ortes durch eine Linie, die durch diesen Ort geht und die sich auf eine weitere Linie, die Standlinie, bezieht, nennt man Peilung. Für die eindeutige Bestimmung eines Ortes durch Peilungen benötigt man mindestens zwei Peilungen. Mehr als zwei Peilungen können die Genauigkeit verbessern.

Die (nicht eindeutige) Bestimmung eines Ortes durch eine Linie, die durch diesen Ort geht und die eine Metrik für den Abstand einschließt, nennt man Entfernung. Für die eindeutige Bestimmung eines Ortes durch Entfernungen benötigt man mindestens zwei Entfernungen. Mehr als zwei Entfernungen können die Genauigkeit verbessern.

Ort und Lage

Im Allgemeinen muss in Bezugssystemen zwischen der Position, das ist der Ort, und der Raumlage, der Orientierung im Raum unterschieden werden, ein Körper kann seine Lage ändern, ohne seinen Ort zu ändern – das Bezugssystem erfasst beide Aspekte, und daher umfasst die vollständige Angabe in einem Bezugssystem Ort, Lage, Zeitpunkt, und Änderung des Orts und der Lage mit der Zeit (die möglichen Bewegungen eines Objekts).

Die Trennung der Begriffe Ort (Position durch Koordinatenangabe) und Lage (Position mit Koordinaten und Lagewinkeln im Raum) ist vielfach unscharf. Die Peilung erfasst nicht den Ort, sondern einen Winkel mit einem Schenkel durch einen Ort. Die Ortung erfasst nur den Ort, aber nicht die Lage. Auch die terrestrische Navigation definiert vielfach nur Orte. Die Inertialnavigation misst hingegen zur Feststellung des Ortes generell auch die Lage und die Bewegung. Die Änderung der Position eines Objekts in Ort und Lage nennt man Positionierung.

Eigenortsbestimmung und Fremdortung

Um den Begriff Ortsbestimmung zu präzisieren, bezeichnet man:

  • Die Bestimmung der Lage (Ort) oder Bahn (Weg) eines Objektes oder eines von einem Objekt ausgehenden Signals als Fremdortung.
  • Die Bestimmung des eigenen Ortes als Eigenortsbestimmung. Sie legt den Standort als Schnittpunkt der Standlinien fest.

Eine solche Ortsbestimmung Ort wird im Allgemeinen mittels Koordinaten in einem Koordinatensystem bezeichnet oder mit anderen Beschreibungsmitteln gegenüber der Umgebung herausgehoben.

Methoden der Ortsbestimmung

Die Methoden der Ortsbestimmung sind so vielfältig wie die Fachgebiete, die sie benötigen:

  • Die Reichweite geht vom Nanobereich (Physik) über einige Zentimeter (Kartometrie) über 100 km (Navigation), 30.000 km (GPS) bis zu vielen Lichtjahren (Astronomie)
  • Die Messmethoden sind vor allem Entfernungen, Winkel, Richtungen, Höhen und Laufzeiten
  • Die Koordinaten sind 2D (polar, geografisch), 3D (räumlich), bei Zeitreihen auch 4D
  • Die resultierende Position kann relativ sein oder absolut.

Geodäsie: Ortsbestimmung auf der Erde

Die Ortsbestimmung im technischen Sinn der Geodäsie bedeutet die Bestimmung der Position oder des Ortes z. B. auf der Erdkugel (genauer auf dem Erdellipsoid) oder in einem Koordinatensystem der Geodäsie.

Zur eindeutigen Festlegung eines Punktes auf der Erdoberfläche in einem globalen oder regionalen Koordinatensystem gibt es verschiedene Koordinaten- oder Bezugsysteme. Sie können

Übliche Koordinatensysteme

In der Reihenfolge zunehmender Komplexität werden zur Ortsbestimmung vor allem folgende Bezugsysteme verwendet:

Relative bzw. mentale Festlegung

Eine mentale Orientierunge solche erfolgt andauernd – unbewusst, intuitiv oder ausdrücklich, ob zu Fuß oder in einem Fahrzeug:

  • Lage bezüglich eines bekannten Objektes, z. B. „3 Meter rechts vom Eingangstor“
  • Lage in einem Raster (geometrisch oder mental), z. B. „an der 3. Kreuzung links, 4. Haus rechts“
  • Lage im Raum, z. B. „100 Meter oberhalb (hangaufwärts) der Berghütte“.

Polarkoordinaten

Geografische bzw. natürliche Koordinaten

Dreidimensional kartesisches System

Standlinien bzw. Messungen

Wichtige Messmethoden der Ortsbestimmung

Aus dem Vorstehenden ergibt sich von selbst die Art der in Frage kommenden Messungen:

Entfernungs-, Winkel- und Höhenmessung

Astronomische, Funk- und Satellitenortung

Sonstiges

Algorithmen zur Ortsbestimmung

  • Angulation: Position des Zielobjekts ist durch die Winkel mindestens zweier Fixpunkte zum Objekt gegeben, siehe auch Peilung und Vorwärtsschnitt
  • Standlinien und Bogenschnitt: dasselbe durch mind. zwei Distanzen, räumlicher Bogenschnitt mind. drei Distanzen
  • Proximity Sensing: Das Verfahren beruht auf der einfachen Idee mehrerer verteilter Empfänger, deren Positionen bekannt sind. Die Position des zu ortenden Objekts ist dann annähernd dieselbe, wie die Koordinaten der nächststehendsten Empfangsantenne. Diese Verfahren bietet die Grundlage der Positionierung alle Zellen-basierten Systeme, die standortbezogene Dienste wie Mobilfunk anbieten z. B. GSM, UMTS)
  • (zirkuläre/ hyperbolische) Lateration: Approximation der Koordinaten des Zielobjekts durch Vergleich der Signallaufzeiten beim Endgerät, gegeben mehrere Sender. Im 2D Raum benötigt man zur eindeutigen Positionsbestimmung 3 Signalgeber, im 3D Raum sind min. 4 Sender nötig, um die Position exakt berechnen zu können. Dieses Verfahren wird von Satellitennavigationssystemen wie GPS und Galileo eingesetzt.)
  • Dead Reckoning (Koppelnavigation): Sind Anfangskoordinaten des eigenen Fahrzeugs (Schiff, Flugzeug) bekannt, kann mit Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung (Kurs) die Position zu jedem Zeitpunkt ermittelt werden. Verwendung in Systemen mit mobilen Endgeräten, die permanent ihre Position ändern (z. B. Flugüberwachung, OBU2, GIS-Messfahrzeuge)
  • Komplexe geodätische Software:

Personenortungsanlagen

Es gibt Transponder (Sendeanlagen, zumeist in Kleidung eingenäht) für Personen. Diese funktionieren in Verbindung mit der Infrastruktur einer Personenortungsanlage.

Die Sender lösen bei Verlassen z. B. von Pflegeeinrichtungen durch den Betreuten ein Signal aus. Es ist nicht bei allen Überwachungstechniken möglich, Sender unter die Haut einzubauen, da das Sendesignal teilweise durch den Wassergehalt der Haut geschwächt wird. Eine passive Personenüberwachung durch subkutan implantierte RFID-Chips ist jedoch möglich.[1]

Umstritten ist die Zulässigkeit der Ortung von Personen, die unter curativer oder rechtlicher Betreuung stehen. Das Abwägen von Schutz- und Kontrollinteressen gegenüber dem informationellen Selbstbestimmungsrecht ist am Einfachsten durch willentliche Zustimmung des Trägers zu sichern. In allen anderen Fällen soll eine neutrale oder eine autorisierte Instanz die entsprechenden Entscheidungen fällen.

Die Auffassung der Vormundschaftsgerichte zur Zulässigkeit und Genehmigungsbedürftigkeit als freiheitsentziehende Maßnahme (§ 1906 BGB) ist unterschiedlich. Bejaht wurde diese Frage u. a. durch AG Hannover, BtPrax 1992, 113; AG Bielefeld, BtPrax 1996, 232; AG Stuttgart-Bad Cannstatt FamRZ 1997, 704. In einer neuen Entscheidung spricht sich das OLG Brandenburg gegen die Genehmigungspflicht des Senderchips als solchen aus; genehmigungspflichtig sei es, wenn klar sei, dass tatsächlich freiheitsbeschränkende Maßnahmen in der Einrichtung getroffen werden (OLG Brandenburg FamRZ 2006, 1481).

Die offene politische Diskussion zu diesem Thema hinkt in Deutschland spät hinter dem gesellschaftlichen Diskurs in Nachbarländern hinterher. In Österreich ist die Verwendung von kleinen Transpondern an allen Liftanlagen üblich. In den USA wird zunehmend jeder Patient im Krankenhaus mit einem Transponder gekennzeichnet. Die Vorteile zur Sicherheit für Betrieb, Behandlung und Rettung sind vielfältig.

Geräteortungsanlagen

Es gibt Transponder (Sendeanlagen, zumeist versteckt angebracht) für Geräte. Diese funktionieren in Verbindung mit der Infrastruktur einer Geräteortungsanlage für den Diebstahlsschutz.

Die Sender lösen bei Entfernen z. B. von Geräten aus dem zulässigen Verwendungsbereich durch missbräuchlichen Transport (Diebstahl, unerlaubte Leihe, unbezahlter Kauf sachfremde Verbringung) ein Signal aus. Es ist unmöglich, Sender unter Metalloberflächen einzubauen, da das Sendesignal durch die Metallschicht geschwächt wird.

Ortsbestimmung durch Richtungslokalisation beim natürlichen Hören und beim Stereohören

Die Bestimmung der Richtung eines gehörten Objekts nennt man in Fachkreisen Lokalisation. Wir lokalisieren durch natürliches Hören die Schallquelle und bei der Wiedergabe der Lautsprecherstereofonie lokalisieren wir die Phantomschallquelle, was mit Richtungslokalisation bezeichnet wird. Diese gehörte Lokalisation ist keine Ortung.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. THE HUMAN IMPLANTATION OF RFID CHIPS IS FATAL TO FREEDOM, www.fdrs.org

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