DE10001645A1

DE10001645A1 - Zeitbasierte globale autonome Präzisions-Eigenortung

Info

Publication number: DE10001645A1
Application number: DE2000101645
Authority: DE
Inventors: Manfred Boehm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2001-08-02

Abstract

Ein besonders einfaches Verfahren zur zeitbasierten globalen autonomen Präzisions-Ortung mit Fehlern im Meter- und Submeterbereich mit den Koordinaten geographische Breite und Länge ohne Driftfehler allein mit genauen Zeitmessungen ist bisher nicht bekannt. Der Abhilfe dieses Mangels sollen das vorgeschlagene Verfahren und die beispielhaft angegebenen Einrichtungen zu seiner Umsetzung dienen. DOLLAR A Die benötigten erdebezogenen Koordinaten (Breite und Länge oder Entfernung und Winkel wie auch die des Mittelpunktes der Erde) werden in ein Inertialsystem transformiert, dass mit Bahnkurve und Bahnebene verknüpft ist. Damit werden die Koordinaten einer beliebigen Position auf der Erfe zeitabhängig. Für jeden Meridian gibt es einen bestimmten bekannten Ortszeitpunkt t¶x¶, bei dem Meridiandurchmesser und Bahnkurbe sich decken. Zum Zietpunkt t¶x¶ wird am unbekannten Punkt P zur Bestimmung von dessen Länge ein räumlich beliebig orientierter Zähler gestartet, dessen Vollzählung der Periode omega¶m¶T¶m¶ = 2pi entspricht und der einen Bezugsimpuls liefert, dessen zeitlicher Abstand zum Startimpuls der geographischen Länge entspricht. In entsprechender Weise wird die geographische Breite ermittelt. Das Verfahren benötigt prinzipiell keine (immer driftbehafteten) Kreisel oder Drehratensensoren und nutzt ausschließlich exakte Zeitmessungen und bekannte Datensätze. DOLLAR A Das vorgeschlagene Verfahren zur globalen autonomen Präzisions-Eigenortung erlaubt mit einem Prozessor mit Datenbank und genauem ...

Description

Zur Navigation ist die Ortbestimmung seit altersher unabdingbar. Klassische Verfahren nutzen den Sextanten und den Chronometer zur Bestimmung von geographischer Breite und Länge in Verbindung mit auf Kompaßnord bezogenen Kursen. Die neuesten Verfahren zur genauen Ortsbestimmung stützen sich auf Satelliten und die Messung von Laufzeitdifferenzen kodierter Funksignale, die von ihnen gesendet werden.

Zur Bestimmung der geographischen Breite eines beliebigen Ortes auf der Erde gibt es unterschiedliche Verfahren. Eines davon wurde bereits von Eötvös vorgeschlagen (R. Eötvös: Experimenteller Nachweis der Schwereänderung, die ein auf normal geformter Erdoberfläche in östlicher und westlicher Richtung bewegter Körper durch diese Bewegung erleidet; Annalen der Physik, (4) 59, 1919, 743-752).

Zweckmäßiger sind jedoch moderne optische Drehratensensoren (S. Ezekiel, H. J. Arditty: Fiber-Optic Rotation Sensors, Tutorial Review, 1982, S. 2-8), mit denen sich sowohl die Nordrichtung als auch die geographische Breite bestimmen lassen. Allerdings unterliegen auch diese Sensoren Driften, die zu vergleichsweise großen Meßfehlern führen.

Die Ortung mittels Satelliten ist inzwischen sowohl militärisch als auch zivil weit verbreitet und ihr Einsatz nimmt ständig zu (V. Zerbe, H. Keller, R. Blume: Systeme für die Satellitennavigation; ntz, 7, 1997, S. 66-67). Wegen des großen Aufwandes für Installation und Betrieb eines Satellitennetzes gehören die vorhandenen Netze militärischen Dienststellen. Zivile Nutzer werden toleriert, erhalten aber keine Betriebsgarantie. Daher werden auch zivile Satellitennetze geplant. Bei diesen muß man jedoch davon ausgehen, daß ihre Nutzung nicht mehr kostenlos zugelassen wird. Deshalb ist es sinnvoll, nach Alternativen zur genauen globalen Eigenortung zu suchen, die keine Satelliten oder sonstigen Infrastrukturen benötigen.

Zwar gibt es seit etlichen Jahrzehnten leistungsfähige Verfahren zur Trägheitsnavigation. Diese weisen jedoch infolge von Kreiseldriften Fehler auf, deren Größe mit der Dauer eines Einsatzes zunimmt. Durch Stützung der Plattformen mit genauen Ortungswerten anderer Systeme wie etwa GPS ist es möglich, Driftfehler zu kompensieren. Aber für den Regeleinsatz solcher Methoden etwa in der zivilen Luftfahrt reicht die Integrität der Satellitenverfahren bisher nicht aus. Zusätzlich werden damit auch die Kosten z. B. für die Luftfahrtgesellschaften gesteigert.

Daher ist ein Verfahren zur autonomen Präzisionsortung, das genügend genau und kostengünstig ist sowie eine ausreichend hohe Integrität aufweist, d. h. nicht von zentralen Infrastrukturen mit unüberschaubarer Verfügbarkeit abhängt, dringend erforderlich. Ein solches Verfahren wurde in der Deutschten Patentanmeldung 199 44 632.6 vorgeschlagen, das sich auf die Verwendung lediglich eines Lotsensors in Verbindung mit hochgenauen Zeitmessungen stützt.

Die Abstützung auf einen Lotsensor ist jedoch nachteilig, wenn der Standort einer hochdynamischen Plattform unabhängig von deren Lage festgestellt werden soll, so wie das bei der Ortung mit GPS möglich ist. Denn die Feststellung des jeweiligen Lotes erfordert bei solchen Plattformen einen vergleichsweise hohen Aufwand. Daher ist ein Verfahren notwendig, das ohne Raumvektoren wie Lot- oder Nordvektor auskommt. Ein solches Verfahren, das nur auf Zeitmessungen basiert, ist bisher nicht bekannt.

Dieses Problem wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren mit den dort aufgeführten Merkmalen gelöst. Insbesondere werden die lokale Nachbildung der Tages- und Jahresdrehung der Erde auf ihrer Bahnkurve und die simulierte Änderung des lokalen Zeittaktes so verwertet, daß sich kontinuierlich die Koordinaten des momentanen Standortes P in den Werten geographische Länge und Breite driftfrei allein mittels Zeitmessungen bestimmen lassen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen in der Autonomie der Standortbestimmung, ihrer hohen Genauigkeit und ihrer herausragenden Integrität, bei gleichzeitiger Aufwandsenkung. Die Erfindung kann vorteilhaft ausgestaltet werden, wie es in den Patentansprüchen 2-25 angegeben ist. Grundlagen und Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Bild 1 Drehung der Erde auf ihrer Bahnkurve

Bild 2 Bahnpositionsunterschiede zwischen Erdmitte und Punkten ihrer Oberfläche

Bild 3 Datensätze als Zeitfunktionen

Bild 4 Exakte Korrelation der Datensätze für reale und virtuelle Zeitpunkte

Bild 5 Zusammenhang zwischen Taktfrequenz und Auflösung

Bild 6 Nutzung von drei orthogonalen Projektionsebenen

Bild 7 Ortungsgrundlage

Bild 8 Pulsdiagramm

Bild 9 Funktion der Längenbestimmung

Bild 10 Funktion der Breitenbestimmung

Bild 11 Vergleich von Pendel- und Durchlaufregelung

Bild 12 Prinzip der technischen Realisierung

Bild 13 Beispiel eines Blosckschaltbildes für die Ortung mittels Computer

Bild 14 Kräftefreie Lagebestimmung

Bild 1 verdeutlicht die beiden Hauptbewegungen der Erde, die jährlich periodische auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne und die täglich periodische um ihre Drehachse. Die Bahngeschwindigkeit der Erde ist mit 30 km/s viel größer ihre maximale Umfangsgeschwindigkeit. Während eines Tages von 24 Stunden legt ein Punkt des Äquators bezogen auf den Erdmittelpunkt 40000 km zurück, der Erdmittelpunkt dagegen 2,592 Millionen km. Das entspricht einem Faktor von rund 65. Die Bewegungen aller Punkte der Erde sind als Zeitfunktionen sehr genau bekannt und können immer wieder neu berechnet oder als einmal gerechnete Werte gespeichert werden. Grundsätzlich legen alle Punkte der Erde infolge ihrer Tagesdrehung einen größeren inertialen Weg zurück als der Erdmittelpunkt.

In Bild 2 ist der Effekt verdeutlicht, auf den sich das hier vorgeschlagene Ortungsverfahren stützt, nämlich die Unterschiede der Strecken, die vom Mittelpunkt der Erde und ihren Oberflächenpunkten im Raum zurückgelegt werden, jeweils projiziert auf die Bahnkurve des Erdmittelpunktes. Die Projektion der von einem bestimmten Oberflächenpunkt im Raum während eines bestimmten Zeitabschnittes zurückgelegten Strecke kann größer, gleich oder kleiner sein als die vom Erdmittelpunkt während desselben Zeitabschnittes zurückgelegte Strecke. Im Bild dargestellt sind die beiden möglichen Extremwerte der Unterschiede während eines Umlaufs der Erde.

Bild 3 verdeutlicht, daß alle Orte der Erde als Projektionen z. B. auf der Bahnebene (x, y) Funktionen der Zeit sind. Zu einem bestimmten Zeitpunkt t_x läßt sich jeder Meridian in der skizzierten Weise bezogen auf den Mittelpunkt M auf der Bahnkurve B definieren und angeben. Das skizzierte Bild läßt sich speichern und mit dem Zeitpunkt t_x streng korrelieren, wie Bild 4 zeigt. Mit einer Uhr könnte man die beiden Bewegungen der Erde auf ihrer Bahnkurve B und um ihre Drehachse auf einem lokalen Bildschirm darstellen. Würde man die realen Bewegungen beschreiben, dann benötigte man einen Tag für eine Tagesdrehung und ein Jahr für einen Jahresumlauf. Wenn man jedoch die Umlaufperioden soweit verkürzt, daß eine Eigenortung quasi stationär erfolgt, dann ändert sich an der Korrelation der Datensätze zu den Zeitpunkten nicht, da sich nur deren Folgefrequenz erhöht, nicht aber ihre Kopplung an sie. Man kann diese Situation mit einem Film vergleichen, der sich schneller oder langsamer abspielen läßt, damit zusätzliche Betrachtungsmöglichkeiten eröffnet, ohne daß sich am Bildinhalt irgend etwas verändert.

Die Folgefrequenz der Zeitpunkte erhöht sich mit Verkürzung der Meßzeit, aber auch mit der erforderlichen Auflösung, wie Bild 5 zeigt. Will man einen Großkreis auf 4 m auflösen, dann benötigt man 10⁶ Δt-Zeitabschnitte. Bezieht man diese auf eine Millisekunde, dann ergibt sich eine erforderliche Taktfrequenz von 1 GHz. Verhundertfacht man die Auflösung auf 0,4 m, dann müßte man die Taktfrequenz auf 100 GHz erhöhen, wenn man nicht auf längere Meßzeiten oder parallel arbeitende Prozessoren ausweichen kann oder Meßverfahren mit geringerem Zeitbedarf findet.

Im letzten Bild der einführenden Skizzen, in Bild 6, ist skizziert, daß man drei zueinander orthogonale Projektionsebenen zur Abbildung der zu verwendenden Erdepunkte verwenden kann. Angenommen sind die Bahnebene xy, die darauf senkrecht stehende und entlang der Bahnkurve B orientierte Ebene xz und schließlich die ebenfalls auf der Bahnebene senkrecht stehende, jedoch in Richtung Sonne orientierte Ebene yz.

Das Ortungsprinzip ist in Bild 7 erklärt. Die inertiale Situation der Erde ist extrem vereinfacht in Bild 7a skizziert. Ihr Mittelpunkt befindet sich zum Zeitpunkt t_x an einem bekannten Ort mit der Koordinate x_m(y_m = 0, z_m = 0). Die inertiale Länge des Punktes P, an dem ebenfalls die Zeit t_x verfügbar ist, kennt man zunächst nicht. Sie soll bestimmt werden. Dazu verschiebt man die lokalen Uhrentaktimpulse sequentiell um genau bestimmte Zeitabschnitte Δt. Diese führen zu einer Veränderung der vom Punkt P durchlaufenen Bahnstrecke infolge der simulierten Drehbewegung. Die Veränderung kann man gegenüber der konstanten bekannten Strecke bestimmen, die der Erdmittelpunkt während jedes dieser Zeitabschnitte zurücklegt Das ist in Bild 7b verdeutlicht. Je nach der realen, wenn auch noch nicht bekannten Lage des Punktes P ergibt sich eine bestimmte Phase der Strecken differenzenkurve, wie sie Bild 7c zusammen mit der gepunkteten Kurve des Erdmittelpunktes zeigt.

Diese Kurve (die bei konstanten Zeitabschnitten Δt eigentlich eine Sinuskurve sein müßte) ergibt sich bei einem vollen Scheinumlauf des Punktes P. Ihr Verlauf mit den beiden Extremwerten ist immer gleich, jedoch ändert sich ihre Phase je nach Lage (Länge) von P. Die beiden Extremwerte, d. h. Maximum und Minimum, bestimmen die Koinzidenz der Lage des verschobenen Meridians von P mit der Bahnkurve. Denn aus dem Zeitpunkt t_x ergibt sich, welcher Meridian sich mit der Bahnkurve deckt. Die Differenz dieses Meridians zum Nullmeridian ist dann ebenfalls bekannt, also auch die Länge des Punktes P. In Bild 7d ist verdeutlicht, wie durch Spiegelung der Punkte P' an der yz-Ebene ein Punkt P" generiert werden kann, der in Verbindung mit P' erlaubt, eine Parallele zur Bahnkurve zu bilden, deren Abstand von der Bahnkurve dem Sinus des gesuchten Winkels entspricht.

Bild 8 verdeutlicht dieses Verfahren in einen einfachen Impulsdiagramm. Die Impulse A sind die lokalen Taktimpulse, die periodisch in einem Abstand kommen, der groß genug für eine Längenbestimmung ist, aber klein genug, um Veraltungsfehler infolge Positionsveränderungen vernachlässigbar zu halten. Sie bestimmen die lokale "Ankerzeit", bestimmen also die lokale Ortszeit, von der die Messung abhängt. Puls A wird nun solange in Δt-Inkrementen verschoben, bis die Extremwerte des Bildes 7b oder einer davon gefunden werden, deren Bestimmung die Impulse C generiert. Der Abstand zwischen A und C entspricht der (noch auf den Nullmeridian zu beziehenden) L Länge.

In Bild 9 ist verdeutlicht, daß bei ausreichend hoher Taktfrequenz und genügend schneller Datenverarbeitung eine quasistationäre Ortung möglich ist, also der Einfluß von sowohl Eigenbewegung als auch von der Drehung der Erde als vernachlässigbar angenommen werden können. Wenn - nur möglich bei festen Meßpunkten - die Ortung soviel Zeit beanspruchen würde, daß es sich nicht mehr um eine quasistationäre Situation handelt, dann muß man zusätzlich die Drehbewegung der Erde berücksichtigen. Das bereitet grundsätzlich keine Probleme, ist aber wie erwähnt nur in Verbindung mit festen Punkten möglich, da die inertiale Winkelgeschwindigkeit eines bewegten Objektes a priori nicht bekannt ist, im Unterschied zur bekannten Winkelgeschwindigkeit der Erde.

In Bild 10 ist skizziert, wie die Bestimmung der Breite einerseits nach demselben Prinzip erfolgen kann wie die Bestimmung der Länge (10a). Es sind zusätzlich aber noch zwei andere Möglichkeiten zur Breitenmessung angegeben (10b), die zwar ähnlich sind, aber auf der Verwendung der unterschiedlichen Datensätze für Tages- und Jahresumlauf der Erde beruhen. Damit stehen drei voneinander weitgehend unabhängige Meßmethoden zur Verfügung, die eine Prüfung der Meßergebnisse u. a. zur Erhöhung der Integrität ermöglichen. Das zeigt Bild 10b. Die zweite Meßmöglichkeit dieses Bildes kann auch für die Längenbestimmung benutzt werden. Denn der Jahresumlauf führt ebenfalls, wie eine Tagesdrehung, zu einer (kräftefreien) Drehung der Erde um 2π, bezogen auf die Sonne.

In Bild 10a ist der Meridian skizziert, auf dem sich der Punkt P befindet, dessen Breite noch unbekannt ist. Wenn vorher aber seine Länge gemessen wurde, dann kann man den Meridian rechnerisch so verdrehen, daß sich seine Ebene mit der Bahnkurvenebene xz deckt. Das ist die skizzierte Situation. Nun kann man genauso verfahren wie in Bild 7 und Bild 8 für die Längenermittlung skizziert. Es ergibt sich wieder die Streckendifferenzenkurve mit konstanter Amplitude, deren Phase der geographischen Breite entspricht. Will man allerdings die Breite ohne vorherige Messung der Länge ermitteln, dann kann man die beiden in Bild 10b verdeutlichten Verfahren benutzen. Während man das Verfahren des Bildes 10a immer nach der Längenbestimmung einsetzen kann, erlauben die Methoden des Bildes 10b die gleichzeitige und voneinander unabhängige Bestimmung von Länge und Breite.

Wie Bild 10b zeigt, wird zur Projektion der Bahnkurve des unbekannten Punktes P dann nicht die Meridian-Ebene des Punktes P benutzt wie in Bild 10a, sondern die xz-Ebene verwendet. In Abwandlung zur Längenbestimmung, bei der mit dem Äquator gearbeitet werden kann, unabhängig von der Breite des unbekannten Punktes P, und wo die gesuchte Information die Phase einer Streckendifferenzenkurve mit immer konstanter Amplitude (die dem Äquator entspricht) ist, steckt bei der Breitenbestimmung ohne bereits bekannte Länge die gesuchte Information nicht in der Phase der Streckendifferenzenkurve, sondern in ihrer Amplitude (die Phase spielt keine Rolle), die entweder mittels eines simulierten Tagesumlaufs oder eines simulierten Jahresumlaufs ermittelt werden kann.

Wie schon erwähnt erfordern hohe Auflösungen in Verbindung mit kurzen Meßzeiten sehr hohe Taktfrequenzen, die bereits in technologische Grenzbereiche geraten könnten. Um die Meßzeiten auch ohne Erhöhung der Taktfrequenzen um zwei bis drei Größenordnungen verkürzen zu können, wird das in Bild 7b beschriebene und in Bild 11b wieder aufgegriffene Verfahren der Durchlaufregelung, das in jeder ersten Phase der Ortung eines völlig unbekannten Standortes P als Such- oder Akquisitionsphase verwendet werden muß, im eingeschwungenen Zustand ersetzt durch eine Pendelregelung, bei der die Regelamplitude ein geringer Amplitudenunterschied im Bereich des jeweiligen Extremwertes oder dessen Ableitung ist. Die Regelung arbeitet in der Nähe (Gradbruchteile) der Extremwerte, was sich durch entsprechende digitale Längenverschiebung des in der Suchphase ermittelten Meridians von P problemlos erreichen läßt. Diese Längenverschiebung wird ständig der Veränderung des eigenen Standortes angepaßt, so daß der Regelbereich sehr klein bleibt und die Meßgeschwindigkeit entsprechend steigt. Reduziert man den Regelbereich von maximal ±90° auf ±0,1°, dann hat man einen Zeitfaktor von 900 gewonnen, also grob drei Größenordnungen.

Ein Beispiel für die technische Realisierung des hier beschriebenen Verfahren zeigt Bild 12. Darin sind 1: Jahresuhr, 2: Taktgeber; 3: Tagesuhr 4: Steuerung; 5: Prozessesor; 6: Digitaler Pulslageschieber; 7; Datenbank; 8: Bedienung und Anzeige; 9: Streckendifferenzenmesser.

Mit einem genauen Taktgeber mit Tages- und Jahresuhr kann auch ein PC/Server für die Ortung eingesetzt werden, vor allem, wenn es sich um nicht bewegte Objekte handelt und daher Offline-Messungen möglich sind. Das ist in Bild 13 skizziert. Der Funktionsblock 1 ist der Uhrenmodul, 2 der Computer, 3 das Display mit Bedienteil und 4 der Präzisionstaktgeber. Wegen der prinzipiell erreichbaren sehr hohen Messpräzision kann das Verfahren grundsätzlich auch zur Lagebestimmung im Raum eingesetzt werden. Dies wurde schon bei GPS versucht, war aber wegen der dort für diesen Zweck unzureichenden Systemgenauigkeit nicht praktikabel. In Bild 14 ist skizziert, wie die kräftefreie Lagebestimmung mit vier Ortungsmoduln 1 erfolgen kann, die orthogonal zueinander im Abstand 2 voneinander angebracht und mit einem Steuermodul 3 verbunden sind,. Mit der skizzierten Anordnung ist die Nordrichtung ebenso zu finden wie die Ost-/West-Richtung und Lot/Zenit: Nord ergibt sich, wenn zwei Ortungseinheiten dieselbe Längenangabe zeigen, Ost/West ist gefunden, wenn zwei Ortungseinheiten dieselben Breitenangaben zeigen, und Lot/Zenit sind gefunden, wenn zwei Ortungseinheiten im Abstand 2 dieselben Längen- und Breitenwerte anzeigen. Benötigt man alle Lagewerte kontinuierlich und gleichzeitig, dann sind vier Ortungsmoduln wie skizziert erforderlich, während man bei sequentiellem Betrieb mit einem Paar von solchen Moduln auskommt. Entscheidend für diesen Einsatz sind Genauigkeit der Ortungsmoduln und Länge der Meßbasis 2. Um die Lagewerte auf ein Grad genau zu ermitteln, müßte bei einer Meßbasis von 1 m auf 1,75 cm genau geortet werden.

Das vorgeschlagene Verfahren bietet sich im übrigen auch zur Nachrüstung eingeführter Kreiselsysteme wie Plattformen zur Trägheitsnavigation an, damit deren Driften kompensiert werden können. Eine andere Anwendung ist die Kombination mit Mobilfunkgeräten, deren genaue Ortsermittlung so möglich ist. Damit lassen sich z. B. Aufgaben des Flottenmanagements oder der Fern-Ortung von Containern bewältigen.

Claims

1. Verfahren zur zeitbasierten autonomen globalen Präzisions-Eigenortung dadurch gekennzeichnet, daß für die Bestimmung der Länge eines beliebigen unbekannten Standortes P auf der Erde lokal für jeden auf einen Zeitpunkt t₀ bezogenen Zeitpunkt t_x der zugehörige Datensatz der auf die Bahnkurve der Erde bezogenen Koordinaten von Erdmittelpunkt und dem zu diesem Zeitpunkt gerade entlang der Bahnkurve und senkrecht zur Bahnebene verlaufenden Meridian aus einem Datenspeicher abgerufen wird, daß die zeitliche Lage des lokalen Ortszeittaktes am Punkt P und die Datensätze des dazu gehörigen Meridians um festgelegte Zeitinkremente Δt solange verschoben werden, bis sie sich mit dem simulierten Ortstakt des Bezugsmeridians und dessen zugehörigem Datensatz decken, und daß als Kriterium für dieses Ereignis die infolge der relativen Bewegung jedes Oberflächenpunktes der Erde gegenüber ihrem Mittelpunkt zeitabhängige Änderung der entsprechenden Bahnkurvenstrecke einen Extremwert - Maximum oder Minimum - erreicht und daß die Zahl der Impulse zwischen Ortstakt des noch unbekannten Meridians des Punktes P und dem Erreichen des Referenzmeridians die gesuchte Länge des Punktes P ergibt, und daß diese Länge auf dieser Basis auch geschlossen berechnet werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesuchte Koordinate - Länge oder Breite - durch Verwendung sowohl der Datensätze für eine Tagesdrehung der Erde als auch durch Verwendung der Datensätze für ihren Jahresumlauf bestimmt und durch Vergleich der beiden Ergebnisse die Fehlerfreiheit der Koordinatenbestimmung überprüft wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Kenntnis der geografischen Länge in entsprechender Weise wie diese die geografische Breite bestimmt wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß für die Breitenbestimmung den lageverschobenen lokalen Ortszeitimpulsen nicht die Datensätze für eine Tagesdrehung der Erde, sondern die für ihre Jahresdrehung zugeordnet werden, wodurch sich eine scheinbare Schwingung des Punktes P um die Bahnkurve ergibt, aus deren Amplitude dessen Breite bestimmt werden kann.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit drei zueinander orthogonalen Projektionsebenen gearbeitet wird, von denen zwei eine gemeinsame Schnittlinie haben, die mit der Bahnkurve zusammenfällt, während die Schnittlinie der dritten Ebne mit der Bahnebene senkrecht zur Bahnkurve der Erde liegt.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß daß zu Beginn einer Ortung mit einer Suchphase gearbeitet wird, bei der zwischen Ortsmeridian und Bezugsmeridian ein großer Winkelabstand (±π/2) liegen kann.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ortszeittakt gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen verschoben wird und daß mit dem einen Verschiebungsimpuls das auf der Bahnkurve liegende Streckenmaximum und mit dem anderen Impuls das auf der Bahnkurve liegende Streckenminimum erkannt wird und dass zwischen diesen beiden Zeitereignissen exakt eine halbe Verschiebungsperiode vergangen sein muß.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der unbekannte Punkt P zunächst als Eichpunkt an der Ebene Erdmittelpunkt-Sonne gespiegelt wird, daß die Linie durch P und sein Spiegelbild als Parallele zur Bahnkurve erhalten bleibt, auch wenn der Punkt P den Eichpunkt verläßt und wieder unbekannt wird, und daß sich das Spiegelbild des unbekannten Punktes P und seiner Verschiebungen P' durch Vertauschen der Strecken u' und v' ergibt, welche diese Punkte mit P₀ und P₄ verbinden.

9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungsimpulse ständig "durchlaufen" und daß mit ihnen ständig Maximum- und Minimumimpulse abgeleitet werden, deren Lagen zum Ortstakt der Länge bzw. der Breite entsprechen und die kontinuierlich meßbar sind.

10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß dass nach der Suchphase der Ortsmeridian durch digitale Verschiebung in möglichst große Nähe des jeweiligen Bahnkurvenmeridians verlegt wird und daß der Bezug des Ortungsergebnisses auf den Nullmeridan der Erde durch einfache, bekannte Umrechnung vollzogen wird.

11. Verfahren nach Ansprüchen 1-10 dadurch gekennzeichnet, daß die Ortung kontinuierlich im Regelungsbetrieb erfolgt, indem der Ortsmeridian ergebnisabhängig in die Nähe des jeweiligen Bahnkurvenmeridians verschoben und die Verschiebungsgröße ständig der eigenen Ortsveränderung angepaßt wird.

12. Verfahren nach Ansprüchen 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Pendeln der Lageverschiebung des Ortsmeridians von P um die Bahnkurve herum die Bestimmung des Zeitpunktes der Koinzidenz des lageverschobenen Punktes P mit der Bahnkurve verbessert wird.

13. Verfahren nach Ansprüchen 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz des Taktgebers der gewünschten Auflösung bei der Ortung angepaßt wird.

14. Verfahren nach Ansprüchen 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortung, je nachdem ob die benutzte Plattform stationär oder mobil ist, durch entsprechende Wahl der Taktfrequenz sowohl quasistationär, d. h. für die sich momentan als praktisch nicht drehend angenommene Erde, als auch nicht stationär, d. h. mit notwendiger Berücksichtigung der Drehung der Erde, erfolgen kann.

15. Verfahren nach Ansprüchen 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Präzision des Taktgebers dem gewünschten Fehlerbereich der Ortung angepaßt wird.

16. Verfahren nach Ansprüchen 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitpunkt t₀ der Bahnkurve derjenige gewählt wird, an dem der Mittelpunkt der Erde mit dem Schnittpunkt von Himmelsnord (Polarstern) und Bahnkurve (Ekliptik) koinzidiert.

17. Verfahren nach Ansprüchen 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Verschiebungsimpulsen gleichzeitig Länge und Breite bestimmt werden, indem jedem Impuls zwei Datensätze zugeordnet werden, von denen der eine die auf die Bahnkurvenebene bezogenen Datensätze der Erdepunkte enthalten (sin ϑ), während die anderen Datensätze auf die Verbindungslinie Erde-Sonne (cos ϕ) bezogen sind, was einer Bewegung der Verschiebungsimpulse auf einem Großkreis entspricht.

18. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitabhängigen aktuellen Werte der Bewegungsdaten aller Punkte der Erde und deren ebenfalls zeitabhängigen Raumkoordinaten einer lokalen Datenbank entnehmbar sind. zeitabhängigen Raumkoordinaten einer lokalen Datenbank entnehmbar sind.

19. Verfahren nach Ansprüchen 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitabhängigen aktuellen Werte der Bewegungsdaten aller Punkte der Erde und deren ebenfalls zeitabhängigen Raumkoordinaten nicht einer lokalen Datenbank entnommen, sondern kontinuierlich berechnet werden.

20. Verfahren nach Ansprüchen 1-19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Taktfrequenz, welche die erreichbare Auflösung bestimmt, mit parallelen Taktgebern, deren Impulse gegeneinander um bestimmte Werte lageverschoben sind, sowie mit parallelen Mikroelektronik-Funktionseinheiten (Prozessoren) gearbeitet wird.

21. Verfahren nach Ansprüchen 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eichung des Verfahrens an bekannten Punkten der Erdoberfläche erfolgen kann.

22. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortung fester Punkte statt in Echtzeit mittels eines entsprechenden Programms mit einem Computer erfolgt, der mit einem exakten Zeittaktgeber und einer Uhr ausgestattet ist, der Tages- und Jahreszeiten entnommen werden können, mit denen die auf die Bahn bezogenen Ortsdaten aller Erdepunkte streng korreliert sind.

23. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß auch präzise Lagereferenzdaten wie Nord/Süd, Ost/West, Zenit/Lot aus den Ortungsergebnissen abgeleitet werden.

24. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 23, durch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung nach dem angegebenen Verfahren auf einer inertialen Plattform für die Trägheitsnavigation zu deren Driftkompensation installiert ist.

25. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine mikroelektronische Baugruppe, die das beschriebene Ortungsverfahren benutzt, in ein Mobilfunkgerät integriert wird.