Global Positioning System (GPS): Das steckt hinter dem globalen Navigationssatellitensystem zur Positionsbestimmung

Satelliten-Navigationssysteme

Dienstag, 13. Dezember 2016 um 17:29

Von jedem Smartphone aus nutzbar, ist das Global Positioning System (GPS) das heute meistverwendete System zur genauen Standortbestimmung. Doch wieso wurde es eigentlich entwickelt, wie ist es aufgebaut und wozu lässt es sich alles nutzen?

GPS - Global Positioning System - Satellitennetz - Navigation - Positionsbstimmung

Begriff und Bedeutung von GPS

Das Global Positioning System (GPS) wird offiziell auch als Navigational Satellite Timing and Ranging - Global Positioning System  - kurz Navstar GPS - bezeichnet. Das Kommunikationssystem besteht aus mindestens 24 und bis zu 31 Satelliten, die in eine bestimmte Erdumlaufbahn geschossen wurden.

Mit Hilfe des Systems lassen sich Positionen relativ genau via Satellit bestimmen. GPS-Empfänger haben dabei immer Kontakt zu mindestens vier Satelliten in der Erdumlaufbahn.

Das Besondere an GPS-Geräten ist, dass sie nur Signale empfangen, aber nicht senden können. Somit können diese Geräte auch nicht verfolgt werden. Erst mit einem aktiven Sender, z.B. in Mobilfunkgeräten verbaut, kann der GPS-Empfänger geortet und verfolgt werden.

Die Satelliten selbst funken fortlaufend ihre Position und Uhrzeit als codierte Signale zur Erde. Aus den Laufzeiten der Signale lassen sich dann auf der Erde eine bestimmte Position und auch die Geschwindigkeit sowie die Bewegungsrichtung des Empfängers messen.

Dies geschieht mithilfe der Messung des sogenannten Dopplereffektes bzw. einer numerischen Differenzierung der Position nach der Zeit.

Technischer Aufbau des Satellitensystems GPS

Von einer Vielzahl von Navigationssatelliten, welche auf unterschiedlichen Umlaufbahnen die Erde umkreisen, werden verschlüsselte Radiosignale mit den aktuellen Positionsdaten des Satelliten gesendet, die mit Hilfe von Empfängern entschlüsselt werden können.

Stellt ein Empfänger, zum Beispiel ein Navigationsgerät, Tablet oder ein Smartphone, Kontakt zu mindestens vier dieser Satelliten her, ist er in der Lage, mit Hilfe das Triangulationsverfahrens sowohl den eigenen Standort, als auch die Richtung und Geschwindigkeit, mit der der Empfänger fortbewegt wird, zu bestimmen.

Die Genauigkeit des Systems liegt dabei bei 5 bis 20 Meter, kann aber durch bodengestützte Korrektursignale wie WAAS in den USA bzw. EGNOS in Europa, welche von den GPS Empfängern ebenfalls empfangen werden, auf ein bis drei Meter verbessert werden. Mit Hilfe der DGPS-Technologie ist sogar eine Messgenauigkeit von unter einem Meter möglich.

Entwicklung des Satelliten-Navigationssystems

Fünf Jahre nach dem im Jahr 1973 die offizielle Entwicklung des GPS Programms durch das US-amerikanische Verteidigungsministerium gestartet wurde, entsendete man 1978 den ersten Navigationssatellit dieses Programms ins All und positionierte ihn in einen Orbit in 20.200 km Höhe.

Meldung gespeichert unter: Global Positioning System (GPS), Telekommunikation

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