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Genauigkeit der Ortung

Die Genauigkeit der Ortung (Accuracy) ist der Grad der Übereinstimmung zwischen der geschätzten oder gemessenen Position und/oder der Geschwindigkeit eines Objektes und seiner wahren Position oder Geschwindigkeit zu einer gegebenen Zeit. Bei einem Radar wird die Genauigkeit normalerweise als ein statistisches Maß eines systematischen Fehlers dargestellt und wird bezeichnet als:

  1. berechenbar: Die Genauigkeit einer Position in Bezug zu geographischen oder geodätischen Koordinaten auf der Erdoberfläche.
  2. wiederholbar: Die Genauigkeit, mit der ein Nutzer an eine Position zurückkehren kann, dessen Koordinaten zu einer früheren Zeit mit demselben Radar gemessen worden sind.
  3. relativ zueinander: Die Genauigkeit, mit der ein Nutzer eine Position in Bezug zu einer anderen Position (unter Vernachlässigung aller möglichen Fehler) bestimmen kann.

Beispielhaft sind einige Werte von Radargeräten in folgender Tabelle erfasst:

RadargerätGenauigkeit
im Azimut
Genauigkeit
in der
Entfernung
Genauigkeit
in der
Höhenbestimmung
BOR–A 550< ±0,3°< 20 m 
LANZA< ±0,14°< 50 m340 m (in 185 km)
GM 400< ±0,3°< 50 m600 m (in 185 km)
RRP–117< ±0,18°< 463 m1000 m (in 185 km)
MSSR-2000< ±0,049°< 44,4 m 
STAR-2000< ±0,16°< 60 m 
Variant< ±0,25°< 25 m 

Tabelle 1: Beispiele

En Route Separation Standard
Spezified Azimuth Accuracy:
“Sliding Window” ATCRBS (and ARSR)
Monopulse ATCRBS/Mode S
Distance from Radar (NM)

Bild 1: Abhängigkeit der Winkelgenauigkeit von der Entfernung (Bildquelle: MIT Lincoln Laboratory)

En Route Separation Standard
Spezified Azimuth Accuracy:
“Sliding Window” ATCRBS (and ARSR)
Monopulse ATCRBS/Mode S
Distance from Radar (NM)

Bild 1: Abhängigkeit der Winkelgenauigkeit von der Entfernung
(Bildquelle: MIT Lincoln Laboratory)

En Route Separation Standard
Spezified Azimuth Accuracy:
“Sliding Window” ATCRBS (and ARSR)
Monopulse ATCRBS/Mode S
Distance from Radar (NM)

Bild 1: Abhängigkeit der Winkelgenauigkeit von der Entfernung
(Bildquelle: MIT Lincoln Laboratory)

Die Genauigkeit der Ortung bitte nicht verwechseln mit dem Auflösevermögen des Radargerätes. Bei der Messung der Genauigkeit wird die Flanke eines Impulses mit seinem (möglicherweise verzögerten) Abbild verglichen. Dabei spielt die konkrete Impulsform und seine Impulsdauer bzw. schon durchlaufene Bearbeitungsschritte physikalisch und mathematisch keine Rolle da sie für alle Messungen gleich sind. Es ist nicht nur möglich, sondern sogar zwingend erforderlich, dass die Genauigkeit der Ortung um Größenordnungen besser ist, als das Auflösungsvermögen, weil diese Genauigkeit der Ortung das Auflösungsvermögen ebenfalls verschlechtert und der Einfluss auf die Berechnung des Auflösungsvermögens nur deshalb vernachlässigt werden kann, weil es um Größenordnungen besser ist.

Wie wird eine Messung durchgeführt?

So wie das Messergebnis definiert ist: die durch das Radar gemessene Position wird mit der tatsächlichen Position des Zieles verglichen. Bei einem Luftraumaufklärungsradar wird zu diesem Zweck ein Testflug durch die Firma FCS Flight Calibration Services GmbH durchgeführt. An Bord des Flugzeuges vom Typ Learjet 35 befindet sich ein Recorder, der die aktuelle Position des Flugzeuges mit Hilfe von differentiellem GPS mit einer Genauigkeit im Bereich von weniger als einen Meter aufzeichnet. Gleichzeitig wird im Radargerät die Luftlage ebenfalls aufgezeichnet. Da beide Recorder über die durch das GPS-system ebenfalls zur Verfügung gestellte Zeitbasis synchronisiert sind, können die Positionen danach exakt miteinander verglichen werden.

Für die Berechnung werden im Weiteren statistische Methoden verwendet. Offensichtliche Fehlmessungen werden aus der Berechnung ausgenommen, denn es soll ja der systematische Fehler des Radargerätes berechnet werden. Das bedeutet jedoch nicht, dass (um vielleicht einen guten Wert zu erzielen) viele Treffer nötig sind. Wenn das Radargerät ein Monopulsradar ist, dann wird auch für jeden Impuls ein Wert ermittelt. Wenn das Radar die Position mit der Methode sliding Window ermittelt, dann wird eben entsprechend der konkret notwendigen Trefferzahl der jeweilige Wert ermittelt.

Für eine gute Genauigkeit in der Entfernungsbestimmung wird eine stabile und steile Flanke des Radarimpulses benötigt. Diese steile Impulsflanke ist bei der Verwendung einer intrapulse Modulation oft nicht erkennbar. Aber hier muss gesagt werden, dass die Entfernung jedoch erst nach der Pulskompression gemessen werden kann. An dieser Stelle liegt der (nun komprimierte) Impuls wieder mit einer sehr guten Flankensteilheit vor.

Einzige Bedingung für die Messung ist, dass das Radar in einer störungsfreien Umgebung arbeitet. Störungsfrei heißt: das empfangene Echosignal wird nicht durch fremde Störsignale überlagert. Dazu gehört auch der Rauschpegel. Eine sinnvolle Messung ist also nur möglich, wenn die Signalstärke des gemessenen Echosignals des Flugzeuges sehr viel größer als dieser Rauschpegel ist.