Navigationssysteme
Was sind Navigationssysteme?
Grundsätzlich sind Navigationssysteme, die umgangssprachlich kurz auch Navi genannt wird, eine technische Einrichtung, die Menschen bei der Navigation von Fahrzeugen zu Land, zu Wasser und in der Luft unterstützt. Dazu bestimmt das Navigationssystem die aktuelle Position des 
Fahrzeugs in den meisten Fällen über eine Gruppe von Satteliten und setzt sie unter Nutzung der im Gerät gespeicherten Geo–Informationen in eine optimale Route zum eingegebenen Zielort um.
Navigationsysteme können eigenständige Geräte zum Einbau in Fahrzeuge oder mobile Geräte sein, die man auch am Fahrrad oder zu Fuß nutzen kann. Inzwischen gibt es auch Navigationssysteme, die als Software auf einem Handy, Smartphone oder einem Personal Digital Assistent (PDA) laufen.
Die heute in Autos üblichen Navigationssysteme geben während der Fahrt akustische Hinweise zum Abbiegen aus und steuern den Fahrer so zum gewünschten Zielort. Bei den Spitzenmodellen wird auch die Steuerung des Gerätes bis hin zur Zielauswahl durch natürliche Sprache geregelt.
Wer nicht gerne mit Computern spricht, hat natürlich noch einen Bildschirm, auf dem die aktuellen Navigationshinweise gezeigt werden und Tasten zur Steuerung entweder als Hardware vorhanden oder auf dem Bildschirm eingeblendet werden.
Die technische Realisierung von Navigationssystemen
Ein typisches heutiges Navigationssystem besteht aus einer Satelliten-Empfangseinheit, die mehrere kodierte Funksignale von einer Gruppe von Satteliten auffängt und deren Laufzeiten feststellt. Auf der Basis 
dieser Satelliten – Daten berechnet das Navigationssystem dann den eigenen Standort.
Nahezu alle heute gebräuchlichen Navigationssysteme benutzen die Satelliten des amerikanischen Navstar–GPS-Systems zur Bestimmung ihres Standortes. Es gibt auch noch das russische System GLONASS. Beide sind unter militärischer Kontrolle und haben im zivilen Betrieb eine geringere Genauigkeit. Ein europäisches System von Satelliten zur Navigation mit dem Namen Galileo ist zur Zeit im Aufbau.
Wenn von dem Navi mindestens drei der GPS-Satelliten–Signale empfangen werden, ist schon eine sichere und für die Navigation ausreichende Bestimmung der Position möglich. Weitere Signale von anderen GPS-Satelliten erlauben eine noch präzisere Berechnung der geographischen Position in Längen- und Breitengraden. Bei Benutzung von Navstar-GPS als ziviler Anwender liegt die erzielbare Genauigkeit bei rund zehn 
Meter. Bei militärischer Nutzung ist die Navigation auf 30 Zentimeter genau.
Durch einen elektronischen Kompass im Navi kann zusätzlich zur Position auch die Bewegungsrichtung erkannt werden. Darüber hinaus kann durch die Nutzung des Doppler–Effektes auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet werden. Dadurch kann die Position ohne Satelliten weiter berechnet werden, was zum Beispiel das Navigieren innerhalb eines Tunnels möglich macht. Diese Funktionen finden sich aber in der Regel nur in fest ins Fahrzeug eingebauten Navigationssystemen.
Die Unterstützung des Fahrers durch Navigationssysteme
Die ermittelten Positionsdaten werden dann in eine im Navigationssystem gespeicherte digitale Karte eingesetzt. Dadurch lässt sich für den Benutzer ein grafisches Abbild der Position und der Fahrtrichtung auf einem Bildschirm erzeugen. Wenn man vor Antritt der Fahrt den Zielort angibt, kann das Navigationssystem e
ine Route vom Start- zum Zielpunkt über die in der Karte gespeicherten Verkehrswege berechnen.
Dadurch kann man sich auch in unbekannter Umgebung vom System sicher zum Zielpunkt führen lassen. Die Hinweise auf den berechneten Weg werden vom Navigationssystem durch die Bildschirmanzeige und durch gesprochene Aufforderungen zum Abbiegen ausgegeben.
Die Routenberechnung für den Straßenverkehr erfordert eine sehr ausgefeilte Programmierung. Es gibt fast immer mehrere Wege zum Ziel, und die Besonderheiten der Strecke wie Einbahnstraßen, Sackgassen oder Fähren wollen auch berücksichtigt sein. Die meisten Navigationssysteme bieten zusätzlich die Optimierung der Fahrtstrecke nach Streckenlänge oder Fahrtzeit an.
