Funkfeuer
Ein Funkfeuer (englisch radiobeacon station) ist entsprechend der Definition der Vollzugsordnung für den Funkdienst (VO Funk) der Internationalen Fernmeldeunion eine Funkstelle des Navigationsfunkdienstes, deren Aussendungen dazu bestimmt sind, einer mobilen Funkstelle die Feststellung ihrer Peilung oder Richtung in Bezug auf das Funkfeuer zu ermöglichen.[1]
Einteilung
Grundsätzlich lassen sich Funkfeuer in ungerichtete Funkfeuer, gerichtete Funkfeuer und Drehfunkfeuer unterteilen. Zu den gerichteten Funkfeuern gehören Landekurssender (Localizer), Gleitwegsender (Glideslope) und Überflugzeichen (marker beacons), zu den Drehfunkfeuern zählen zivil genutzte UKW-Drehfunkfeuer (VOR) und die militärische taktische Flugnavigation (TACAN).
Funknavigationsverfahren
Mit ungerichteten Funkfeuern
Ein ungerichtetes Funkfeuer (NDB, non-directional beacon) ist ein Sender, der im Lang- und Mittelwellenbereich ein Dauersignal in alle Richtungen gleich gut abstrahlt. Seine ursprüngliche Aufgabe war es, Piloten eine Richtungspeilung zu Flugplätzen zu ermöglichen, weshalb der Sender zur Identifikation mit einer (Morse-)Kennung moduliert wird. Die Richtung zum NDB, das auf Landkarten als Punkt eingezeichnet ist, lässt sich mit drehbaren Richtantennen ermitteln. Allgemein lassen sich zwei Navigationsverfahren unterscheiden:
Peilverfahren
Beim Peilverfahren kann der Empfänger mittels einer drehbaren Richtantenne oder mittels mehrerer fester Richtantennen die Herkunftsrichtung des Signals relativ zum Empfänger bestimmen. Kennt man die Richtungen zweier Funkfeuer, so kann man daraus seine Position herleiten (Kreuzpeilung).
Hyperbelverfahren
Bei den Hyperbelverfahren senden mindestens drei Funkfeuer fast gleichzeitig jeweils Zeitsignale aus, die beim Empfänger leicht versetzt eintreffen. Aus dem Unterschied in den Signallaufzeiten kann der Empfänger seine Position relativ zu den Sendestationen ermitteln („Meine Entfernung von Sender A ist x Kilometer größer als meine Entfernung von Sender B“). Da die Position der Sendestationen bekannt ist, lässt sich daraus die geographische Position ableiten. Hyperbelverfahren basieren also nicht auf der Richtungsbestimmung, sondern einer Entfernungsbestimmung. Da sich aus den Signalen von nur zwei Sendestationen mehrere Möglichkeiten für die errechnete Position ergeben, die auf einer Hyperbel liegen (daher die Bezeichnung Hyperbelverfahren), benötigt man mindestens drei Stationen.
Mit gerichteten Funkfeuern
Gerichtete Funkfeuer senden bevorzugt in eine bestimmte Richtung, beispielsweise in die Anflugschneise eines Flughafens. Um entsprechend genaue Richtantennen bauen zu können, müssen sie mit sehr kurzen Wellenlängen im UKW-Bereich senden. Sie werden eingesetzt, wenn ein Fahrzeug dem von der Richtantenne des Senders ausgestrahlten Leitstrahl folgen soll.
Darüber hinaus zählen Überflugzeichen (marker beacons) zu den gerichteten Funkfeuern (siehe hier unter „Flugfunkfeuer“).
Mit Drehfunkfeuern
Drehfunkfeuer senden in jede Himmelsrichtung ein anderes Signal und werden deshalb auf Landkarten mit einer Kompassrose gekennzeichnet. Die Auswertung ihrer Signale zeigt dem Navigator an, in welcher Richtung relativ zum Funkfeuer er sich befindet. Die Richtung wird mit dem Begriff Radial bezeichnet.
Für die Bestimmung verwendet man eine Sendeanlage, die neben einer drehbaren schmalen Hauptkeule auch einen Rundumstrahler besitzt. Die Sendeanlage übermittelt nun nach jedem Passieren eines bestimmten Nullpunktes der rotierenden Keule einen hörbaren Ton oder ein anderweitig messbares Signal auf dem Rundstrahler. Die auswertende Elektronik im Flugzeug ermittelt nun aus der bekannten Umlaufzeit des Feuers sowie dem zeitlichen Abstand zwischen dem Eintreffen der Hauptkeule am Messempfänger im Flugzeug und dem akustischen Ton, den relativen Winkel zum Funkfeuer.
Zur eigenen Positionsbestimmung kann man ein weiteres Funkfeuer für das Herstellen einer Kreuzpeilung verwenden.
Funknavigationssysteme
Peilverfahren
- Radiokompass (ADF)
- Richtfunkfeuer
Hyperbelverfahren
Mit gerichteten Funkfeuern
- Frühes Lorenz-A/N-System
- Lorenz-Ultrakurzwellen-Landefunkfeuer
- Knickebein (Funkfeuer)
- Instrumentenlandesystem (ILS)
- PRMG
Mit Drehfunkfeuern (VOR)
Während in der Seeschifffahrt die Funkfeuer durch modernere Satellitennavigationsverfahren abgelöst worden sind und nur noch in abgelegenen Gebieten zur Anwendung kommen, werden sie in der Luftfahrt im Rahmen der Instrumentenflugregeln (Instrumental Flight Rules, IFR) noch intensiv genutzt.
Allerdings wurden viele Seefunkfeuer nicht stillgelegt, sondern in DGPS-Funkfeuer (Differential-GPS) umgebaut. DGPS-Funkfeuer kann man leicht von anderen Funkfeuern unterscheiden: DGPS-Funkfeuer geben nur ein Rauschen im Lautsprecher wieder, während herkömmliche Funkfeuer ihre Kennung permanent als Morsecode senden.
Es gibt auch Funkfeuer, die neben ihrer Kennung zusätzlich gesprochene Wettermeldungen für die See- oder Luftfahrt übertragen, nach dem Verfahren der Amplitudenmodulation oder der kompatiblen Einseitenbandmodulation.
Flugfunkfeuer
Flugfunkfeuer für die Streckennavigation unterteilen sich grundsätzlich in:
- ungerichtete Funkfeuer (NDB – non-Directional Beacon), wird mit dem ADF („Radiokompass“) geortet
- gerichtete Funkfeuer (z. B. VOR – Very high frequency Omnidirectional Radio range, TACAN).
Überflugzeichen (marker beacons)
Zu den gerichteten Funkfeuern zählen auch Überflugzeichen (marker beacons). Sie strahlen senkrecht nach oben ab und können nicht angepeilt werden, geben also keine Richtungsinformation.
Seit den 1930er Jahren in Gebrauch, waren sie zunächst in der Streckennavigation recht verbreitet, z. B. entlang von Luftstraßen. Diese Art wurde dann aber bis zu den 1970er Jahren stillgelegt.
Dagegen werden die für Anflüge mit dem Instrumentenlandesystem (ILS) verwendeten Überflugzeichen bis heute genutzt (Outer/middle/inner marker); siehe hierzu die Erläuterungen zu den Einflugzeichen.
VOR, DME, TACAN
Durch geeignete präzise Laufzeitmessungen ist bei einigen Flugfunknavigationsverfahren eine Aussage über die Entfernung zum Flugfunkfeuer möglich. Dies wird durch ein DME (Distance Measuring Equipment) realisiert, welches neben dem VOR aufgebaut ist. In Verbindung mit der Kursinformation des VOR-Flugfunkfeuers ist dadurch jederzeit eine Positionsbestimmung möglich.
Die Kursinformation beruht darauf, dass die Phasenverschiebung zwischen einem in alle Richtungen abgestrahlten Signal und dem auf der Funkstandlinie empfangenen gerichteten Signal ausgewertet wird. Fliegt das Luftfahrzeug z. B. mit Westkurs (270°) auf das VOR zu („Inbound“) oder mit Ostkurs (090°) von diesem weg („outbound“), so beträgt die Phasendifferenz zwischen dem gerichteten und dem ungerichteten Signal 90°. Bei Anflug auf das Funkfeuer mit Ostkurs (Inbound, 090°) bzw. Abflug von diesem mit Westkurs (Outbound, 270°) beträgt die Phasendifferenz 270°.
Zum besseren Verständnis folgendes Denkmodell: Ein Leuchtturm strahlt alle sechs Minuten ein kurzes Lichtsignal gleichmäßig in alle Richtungen ab. Gleichzeitig startet jeweils ein horizontal umlaufender, eng gebündelter Lichtstrahl, der für einen vollen Umlauf = 360 Grad genau 6 Minuten = 360 Sekunden benötigt, d. h. ein Grad pro Sekunde. Ein Schiffsführer, der 135 Sekunden nach dem Aufblitzen des Lichtes an der Leuchtturmspitze den Peilstrahl sieht, weiß, dass er sich auf der Kurslinie 135° befindet.
Eine VOR/DME Station verfügt zusätzlich noch über ein DME-Gerät (Entfernungsmessgerät).
Im militärischen Flugbetrieb kommt (noch) die Tactical Air Navigation (TACAN) zur Anwendung, das auf einem ähnlichen Prinzip wie VOR beruht, aber um den Faktor 1,2 bis 2 präziser ist. Befinden sich VOR- und TACAN-Bodenstationen an derselben Position, wird die Kombination auch als VORTAC bezeichnet.
VOR/DME sind nach wie vor die in der Instrumentennavigation gesetzlich vorgeschriebenen primären Sensoren. Allerdings wird das Verfahren mehr und mehr durch GNSS verdrängt.
Seefunkfeuer
Ein Seefunkfeuer ist ein meist für maritime Nutzung gedachtes Funkfeuer, welches überwiegend in Ketten betrieben wird, wobei alle Seefunkfeuer in dieser Kette im Laufe einer Zykluszeit verschiedene Morsekennungen ausstrahlen. Wie bei NDBs wird meistens die Modulationsart A2 (tönende Telegrafie), angewandt.
Die Sendeantennen und Sendeleistungen von Seefunkfeuern entsprechen denen von Streckenfunkfeuern. Daneben gibt es in manchen Ländern auch Seefunkfeuer, die Wetterberichte im AM oder SSB übertragen. Im Zuge der zunehmenden Verbreitung von GPS wurden die Seefunkfeuer in Deutschland am 1. Januar 2000 abgeschaltet.
Die Stationen wurden zum Teil in DGPS-Stationen oder NDBs umgebaut.
Siehe auch
- Befeuerung (beschreibt Leuchtfeuer)
- Navigation
- Funknavigation
- Liste der Funkfeuer (kein Anspruch auf Vollständigkeit)
- Liste der ungerichteten Funkfeuer (NDBs) in Deutschland, Österreich und der Schweiz
- Liste der VORs in Deutschland im Artikel Drehfunkfeuer