5	Auswertung von GPS - Segelflugdaten zur Analyse der Wellenaufwindgebiete

5.1 Das GPS - Datenloggersystem

5.1.1 Loggersysteme

5.1.2 Messung des Horizontalwindes mit dem Loggersystem Zander - GP 940

5.1.3 Die Meßfehler

5.2 Die Datenauswertung zur Lokalisierung der Wellenaufwindgebiete aus dem Segelflugbarogramm

5.3 Ergebnisse der Segelflugauswertung

5.3.1 Der luvseitige Einstieg in die Welle über dem Hangaufwind

5.3.2 Wellenklimatologie

5.3.2 Ergebnisse vom Fall des 20.9.1999

Für eine automatische Registrierung des Fluges werden Segeflugzeuge mit Datenlogger bestückt, die mit einer zeitlichen Auflösung von 1 bis 60 Sekunden (das Zeitintervall ist frei wählbar, zumeist wurde ein 4 Sekunden - Intervall eingestellt) folgende Daten aufzeichnen:

 

Uhrzeit

Geographische Länge und Breite

GPS-Höhe

Druckhöhe

Horizontaler Windvektor

Potentielle Temperatur

 

Die Messung der Windgeschwindigkeit bzw. der Windrichtung, sowie der potentiellen Tempteratur erfolgt nur bei Verwendung vom sogenannten Zander - Loggersystem (Zander, 1999). Was die Berechnung der potentiellen Temperatur betrifft, so wird diese zwar ständig während des Fluges aus der Druck -und Temperaturmessung ermittelt und am Display angezeigt, aber nicht registriert, d.h. diese Daten stehen einer Auswertung (leider) nicht zur Verfügung (Zander ,1999).
Bei den anderen verwendeten Loggergeräten (Printtechnik, Peschges, Filser) entfällt die Windaufzeichnung und Temperaturmessung.

Die Datenaufzeichnung geschieht in folgender Form, die 1995 von der International Gliding Comission (IGC) beschlossen wurde:

	Die Uhrzeit (GPS - Time) wird als ganze Zahl angegeben: HHMMSS
HH......Stunde MM......Minute SS......Sekunde
	Geographische Breite im Geodätischen System (WGS-84 - Koordinatensystem): GG:MM,MMM
GG......Breitengrad MM,MMM....Minutenangabe in Dezimalschreibweise
	Geographische Länge im Geodätischen System (WGS-84 - Koordinatensystem): GGG:MM,MMM
GGG......Längengrad MM,MMM....Minutenangabe in Dezimalschreibweise
	Aus dem via Drucksonde gemessenen Luftdruck wird nach der ICAO - Standardatmosphäre die Höhe abegleitet und als ganze Zahl angegeben: mmmm
mmmm......Höhe in ganzen Meter
	Angabe der mittels GPS bestimmten Höhe ebenso im Format: mmmm
Beispiel:
B0444184748850N01559708EA0190901880
	Uhrzeit: 4 Uhr 44 Minuten 18 Sekunden Geographische Breite: 47° 48,850` N Geographische Länge: 15° 59,708` E Druckhöhe: 1909 msl GPS-Höhe: 1880 msl   Für die Windinformation:
K044421206090
	Uhrzeit: 4 Uhr 44 Minuten 21 Sekunden Windrichtung: 206° Windgeschwindigkeit: 90 km/h

 

Print Technik GPS - Rekorder (Version 3.3 bis 3.6)

Filser LX 20

Peschges Variometer

Zander GP 940 (Version 1.24)

 

Wie bereits oben erwähnt, verfügt bei den hier geannanten Loggersystemen nur der Flugdatenrekorder ZANDER GP 940 über eine Windmessung, die nun erläutert werden soll.

 

 

 

GS........ Ground Speed ("Ground Speed - Vektor")
TAS.......True Air Speed ("True Air Speed - Vektor")
V............Vektor des Horiozontalwindes

 

Wie aus dem Winddreieck ersichtlich, so muß zur Bestimmung des Horizontalwindes die Ground Speed (Geschwindigkeit des Flugzeuges gegenüber Grund) und die True Air Speed (Geschwindigkeit des Flugzeuges gegenüber der Luft) bekannt sein.

Die Ground Speed erhält man aus der Differenz der geogr. Koordinaten gemessen zu zwei Zeitpunkten t₁ und t₂. Aus der durch Staudruckmessung gewonnenen Geschwindigkeit des Flugzeuges gegenüber der Luft, die Indicated Air Speed (angezeigte Fahrt = Fahrtmesseranzeige), muß diese noch mit einer entsprechenden Dichtekorrektur versehen werden. Um den Betrag der wahren horizontalen Geschwindigkeit des Segelflugzeuges gegenüber der Luft, die True Air Speed, berechnen zu können, wird folgende Korrektur vorgenommen:

 

 

Die Richtung des TAS - Vektors ist durch das Heading, der Steuerkurs des Flugzeuges, gegeben.

Zur Optimierung der Meßgenauigkeit ist es vonnöten, vor dem Start eine genaue Kompaßeinstellung und Loggerkalibrierung vorzunehmen. Die von den Bordinstrumenten verursachten störenden (magnetischen) Einflüsse auf die Kompaßnadel bringen eine Deviation mit sich, die durch Eichvorgänge vor dem Start auf ein Minimum beschränkt werden muß.

 

Die Meßungenauigkeiten beziehen sich einerseits auf Satellitenfehler (geographische Koordinaten, Uhrzeit, GPS-Höhe) und andererseits auf die Windregistrierung, sowie auf die Temperaturmessung.

Die GPS - Postionsungenauigkeit liegt bei 0,25 Winkelsekunden, das entspricht etwa 10 m. Die GPS-Position wird aber künstlich auf 100m verrauscht. Mittels dGPS (Differential-GPS) kann eine Optimierung der Genauigkeit bis in den cm - Bereich erreicht werden.
Aufgrund der künstlichen GPS - Datenmanipulation ist die angegebene GPS - Höhe unbrauchbar, wodurch weiterhin die Messung der Druckhöhe (mittels Drucksonde) Grundlage der Höhenbestimmung ist.

Bezüglich der Windmessung können nach Pilotenangaben bei guter Kalibrierung (Kompaßdeviation) folgende Meßfehler angenommen werden:

 

Windrichtung: < 10°       Windgeschwindigkeit: < 10%

 

Die Genauigkeit der Höhenbestimmung ist gegeben durch die Genauigkeit der Druckmessung mit der Drucksonde, dessen absoluter Fehler bei + 0,1 hPa liegt.