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Kurswinkel für die Flugnavigation berechnen

Universität / Fachhochschule

Tags: erdkoordinaten, Flugzeug, Kurswinkel, Navigation

 
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stefanpc81

stefanpc81 aktiv_icon

10:48 Uhr, 29.01.2017

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Hallo,
ich programmiere einen Flugsimulator und verzweifle seit ein paar Tagen an der korrekten Berechnung des sog. Kurswinkels. Dieser ist wie folgt definiert: Richtung Norden 0 bzw. 360°, nach Osten 90° usw. Ich habe die Entfernungsberechnung so gemacht:

acos4 = arc cos (sinus(von_lat) sinus(nach_lat) + cosinus(von_lat) cosinus(nach_lat) cosinus(nach_lon - von_lon))
Entfernung in km = acos4 111,3 km. Diese stimmen soweit.

Der Kurswinkel berechnt sich von Ost nach West
winkel = arc cos [(sinus(nach_lat) - sinus(von_lat) cosinus(acos4)) / (cosinus(von_lat) sinus(acos4))]
und von West nach Ost
winkel = arc cos [(sinus(von_lat) - sinus(nach_lat) cosinus(acos4)) / (cosinus(nach_lat) sinus(acos4))]

Folgende Start- und Zielkoordinaten
von_lon =8.58698;/25C
von_lat =50.0451;
nach_lon =8.534631;/07C
nach_lat =50.032617;

müssen (gerundet) zum Schluss ergeben

von->nach 250°
nach->von 70°

Des weiteren habe ich noch folgende Werte genommen
nach_lon =-71.02393188; //BOS 15R
nach_lat =42.36839155;
von_lon =-70.9916; //BOS 33L
von_lat =42.3546;

Müssen
von->nach 330°
nach->von 150°
ergeben.

Aufgrund der Ergebnisse habe ich folgendes gemacht (winkel = Ergebnis von oben):
Richtung Nordwesten kurswinkel =270+ winkel
Richtung Nordosten kurswinkel =180- winkel
Richtung Südosten kurswinkel =90+ winkel
Richtung Südwesten kurswinkel =360- winkel
damit die Ergebnisse stimmen.

Nehme ich nun bspw. die Strecke
von_lon =-0.4619; //EGLL
von_lat =51.4706;
nach_lon =1.3592; //DVR
nach_lat =51.1625;
kommt 164° raus, richtig wäre aber der Kurswinkel ~ 100°

Oder wenn ich nun eine lange Strecke von
nach_lon =-64.4115; //YGP
nach_lat =48.7631;
von_lon =-0.4619; //EGLL
von_lat =51.4706;
nehme, kommt 292° raus, richtig wäre aber der Kurswinkel ~ 250°

Was mache ich falsch bzw. was muss mein Programm anders machen, damit die Kurswinkelberechnungen immer stimmen?
Vielen Dank für hilfreiche Antworten!


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Antwort
Roman-22

Roman-22

11:36 Uhr, 29.01.2017

Antworten
Leider beschreibst du dein Problem äußerst unklar. Was soll acos4 sein und woher kommen die 111,3 km? Ich nehme an, dass es sich dabei um die kürzeste Entfernung zweier Orte auf einem Kugelgroßkreis (Orthodromenkurs) handelt und die 111,3 km der 360te Teil des gemittelten Erdumfangs sein soll. Wenn du einen Orthodromenkurs anpeilst, so sollte dir bewusst sein, dass sich dabei der Kurswinkel ständig ändert!

Soweit ich es dem sehr schlecht lesbaren Wirrwarr entnehme, möchtest du aus geographischen Start- und Zielkoordinaten einen Kurs ermitteln. Welchen?
Fliegt man die kürzeste Verbindung zwischen den beiden Orten, also entlang eines Großkreises der Erd"kugel", dann ändert sich ständig der Kurs Orthodrome.
Die Verbindungslinie entlang derer man ständig konstanten Kurs (konstanter Winkel zu den Längenkreisen) halten kann ist deutlich länger und verläuft auf einer sogenannten Loxodrome. Ich nehme an, dass du eigentlich letzteres suchst und daher auch die entsprechend längere Flugstrecke berücksichtigen solltest.

Ich hab mir deine Ausführungen nicht so im Detail ansehen können, aber ich habe den Verdacht, dass du Formel für einen Orthodromen-Kurs verwendest (der Kurs ändert sich ständig!), aber eigentlich einen Loxodromen-Kurs (ständig gleicher Kurs) erwartest. Das macht bei kurzen Entfernungen kaum einen Unterschied, wohl aber bei größeren Distanzen.

Wenn du nach diesen Begriffen (Loxodrome, Kurs, Orthodrome) suchst wirst du sicher fündig und findest auch die nötigen Formeln.
zB
http//www.nva-flieger.de/index.php/theorie/navigation/kurse.html
www.geometrie.tuwien.ac.at/asperl/projekt/navi.htm
de.wikipedia.org/wiki/Loxodrome
...

Frage beantwortet
stefanpc81

stefanpc81 aktiv_icon

15:55 Uhr, 30.01.2017

Antworten
Hallo Roman-22,

vielen Dank für die hilfreiche Erklärung! Die Loxodrome waren die Lösung. Es funktioniert jetzt alles!

Grüße