Global Positioning System (GPS)

19-Jul-2000/14-01-07
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Übersicht zu GPS

Das GPS-System besteht aus 25 Satelliten und wurde vom US-Verteidigungsministerium installiert, um die Steuerung von Militärfahrzeugen und Waffensystemen zu vereinfachen. Der US-Congress hat die Mittel zur Installation des Systems jedoch nur unter der Bedingung genehmigt, daß es auch der freien zivilen Nutzung zur Verfügung steht.

Mit einem GPS-Navigationsgerät kann man innerhalb weniger Sekunden seine Position, Richtung, Geschwindigkeit, Höhe, Entfernung und Zeit zum Ziel bestimmen.

Die GPS-Satelliten senden zwei Signale aus:

• ein verschlüsseltes präzises für die NATO (P) und

• ein unverschlüsseltes unpräzises für die zivile Nutzung (L1).

Die generelle Verunschärfung (Selective Availabiltity, SA) wurde am 1. Mai 2000 abgeschaltet, damit steht GPS mit der Systemgenauigkeit von 15m auch für die zivile Nutzung zur Verfügung. Eine höhere Genauigkeit ist mit DGPS (Differtial GPS) erreichbar.

Differential Global Positioning System (DGPS)

Um die Genauigkeit der Positionsbestimmung mit GPS zu erhöhen, werden zusätzlich zu den Satellitensignalen noch Korrekturdaten benötigt. Diese gleichen die Fehler aus, die durch die künstliche Verfälschung der Satellitendaten (SA) entstehen. Korrekturdaten werden von einer Referenzstation erzeugt und, die an einem genau vermessenen Punkt einen Soll/Ist-Vergleich durchführt. Ein DGPS-fähiger GPS-Empfänger, dem diese Daten (im RTCM-Format) über die Datenschnittstelle zugeführt werden ist dann in der Lage, eine genauere Positionsberechnung durchzuführen. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich Geauigkeiten im Bereich von 1-3 Metern erreichen. Ausschlaggebend für die erreichte Genauigkeit sind u.a. die Distanz zum Korrekturdatensender und die Signalqualität.

Akquisition

Als Akquisitionm bezeichnet man die Erfassung der verfügbaren Satelliten. Der Empfänger sammelt dabei die Daten dieser Satelliten, um eine Positionsberechnung durchführen zu können. Zur genauen, 2-dimensionalen (Länge/ Breite) Positionsberechnung werden mindestens 3 Satellitenin guter geometrischer Verteilung benötigt. Zur 3D Navigation (Länge/ Breite/ Höhe) werden mindestens 4 Satelliten in guter geometrischer Verteilung benötigt.

Von den insgesamt 25 GPS-Satelliten können bis zu zwölf über dem Horizont stehen. Moderne GPS-Navigationsgeräte mit 12-Kanaltechnik können die Signale von all diesen 12 Satelliten gleichzeitig empfangen und daraus vier günstig zueinander stehende (ideal ist beispielsweise N, S, O, W) auswählen und so die Position des Empfängers optimal berechnen.

Almanach

Um nach dem Einschalten gleich die Frequenzen der momentan "sichtbaren" Satelliten zu suchen muß der GPS-Empfänger die Umlaufdaten aller Satelliten kennen. Unter anderem diese Daten sind im sogenannten Almanach gespeichert. Der Almanach wird von jedem GPS-Satelliten laufend gesendet. Neuere Empfänger korrigieren ständig ihren Almanach, ältere Geräte berichtigen nur in gewissen Zeitabständen den Almanach.

Siehe auch

• The Global Positioning System FAQ,
  (http://www.gpsy.com/gpsinfo/)
  von Karen Nakamura (karen@gpsy.com) und Peter Bennett.
  Version 9.001 - July 30, 1997