Was ist ein Navigationssystem?

Das eigentliche, auf Funknavigation basierende System ist meist zweiteilig. Es besteht aus einer Empfangseinheit, die Funksignale mehrerer kodierter Sender auf ihre Laufzeit hin untersucht. Aufgrund dieser Daten berechnet es seinen aktuellen Standort (zur Abgrenzung siehe auch Inertiales Navigationssystem). Die meisten bzw. fast alle der gängigen heute erhältlichen Navigationsgeräte benutzen das US-amerikanische NAVSTAR-GPS zur Positionsbestimmung. Eine Erläuterung des Funktionsprinzips des GPS-Systems findet sich ebenda oder im Artikel GPS-Technik.

Die sichere Berechnung ist möglich, sobald drei Signale empfangen werden, denn nur dann können unweigerliche Uhrenfehler im Empfänger ausgeglichen werden. Bei einem vierten Signal lässt sich zusätzlich die Meereshöhe bestimmen. Wenn weitere Satellitensignale vorliegen, erhöht dies die Präzision der Berechnung. Damit ergibt sich die geographische Position in Längengrad und Breitengrad, wobei die höchste Genauigkeit heute bei etwa zehn Metern liegt. Ergänzt wird das System meist durch einen elektronischen Kompass, so dass außer der Position auch die Bewegungsrichtung des Benutzers bekannt ist. Mit der Einbeziehung des Dopplereffekts ist auch eine Berechnung der aktuellen Geschwindigkeit des Empfängers möglich.

Navigationssysteme übertragen diese Daten heute in der Regel in digitale Karten und können somit nicht nur die Position in Koordinaten angeben, sondern auch ein grafisches, benutzerfreundlicheres Abbild der Position in einer digitalen Karte erzeugen. Durch das Vorhandensein von Kartenmaterial im Navigationssystem besteht die Möglichkeit, nach Eingabe von Zielkoordinaten eine Route vom momentanen Aufenthaltsort zum gewünschten Zielort zu erhalten. Dabei wird nicht die Luftlinie zwischen Ausgangsposition und Ziel angezeigt, sondern ein Weg über Verkehrswege, wie sie im Kartenmaterial hinterlegt sind, der mittels eines so genannten Routing-Verfahrens bestimmt wurde. Somit besteht die Möglichkeit, sich vom Navigationssystem auch in unbekannter Umgebung zum Ziel führen zu lassen. Die Empfehlungen zur Route erfolgen meist durch Anzeige auf dem Display und gesprochenen Abbiege-Befehlen.

Das Berechnen einer Route über die Verkehrswege des Straßenverkehrs, in dem oft eine Vielzahl von Straßen zum gewünschten Ziel führen, stellen hohe Anforderungen an das System. Verkehrsführungen wie Brücken, Einbahnstraßen, Sackgassen, Fähren oder ähnliches müssen beachtet werden. Da im Straßenverkehr auch Geschwindigkeitsbegrenzungen und zu erwartende Durchschnittsgeschwindigkeiten zu beachten sind, bieten fast alle Navigationssysteme an, Routen nach verschiedenen Kriterien zu berechnen, beispielsweise Fahrtzeit oder -strecke.