Inhaltsverzeichnis

1.  Einleitung  3

2.  Aufbau des GPS  5

2.1.  Raumsegment  

2.2.  Kontrollsement  

2.3.  Nutzersegment  

3.  Positionsbestimmung  8

3.1.  Triangulation  

3.2.  Berechnung des Abstandes  

3.3.  Berechnung der exakten Zeit  

3.4.  Position des Satelliten  

3.5.  Übermittlung der Daten  

4.  Fehlerquellen  10

4.1.  Fehler in der Atmosphäre  

4.2.  Geometrie der Satelliten und Topographie des Geländes  

4.3.  Selective availability  

5.  Anwendung  12

5.1.  Zivile Nutzung  

5.2.  Militärische Nutzung  

5.3.  Geographische Nutzung  

6.  Navigation mit GPS  13

7.  Das neue Galileo System  14

8.  Literatur- und Quellenverzeichnis  16

2

1. Einleitung

Wo befinde ich mich oder wo ist mein Ziel, wo möchte ich hin? Jeder kennt diese Fragen der Orientierung! Schon seit Menschengedenken ist es eine Herausforderung sich in bestimmten Orten oder Gegenden zu Recht zu finden. Es musste demzufolge also ein Weg der Navigation geschaffen werden. In der Frühzeit wurde mit Hilfe von Handzeichen oder verbal bedeutende Orte, beispielsweise, Jagdstellen aufgezeigt. Später im Mittelalter wurden Skizzen bzw. Karten zur Zielbeschreibung oder allgemein zur Orientierung eingesetzt. Eine der antiksten Karten zeigt das Zweistromland zwischen Euphrat und Tigris (vor 3000 Jahren). Die Karten wurden aufgrund von wirtschaftlichen Beziehungen zwischen den Königreichen, jedoch immer weiter entwickelt und so wurden bedeutsame Handelsrouten auf dem Land gekennzeichnet. Schließlich entwickelten sich neue Wissenschaftsbereiche wie die Kartographie. Auf der See war die Orientierung weitaus schwieriger, da keine Anhaltspunkte zu sehen waren. Folglich mussten die Seefahrer in Landnähe fahren, um nicht die Orientierung zu verlieren. Leuchttürme und andere Landmarkierungen dienten zur Kursbestimmung. Weiterhin spielten die Sterne und die Windrichtung eine bedeutende Rolle. Die Chinesen setzen aufgrund der Erkenntnis, dass sich Splitter vom Magneteisenstein in Richtung Nord-Süd drehen, seit dem 11.

Jahrhundert eine schwimmende Kompassnadel ein. In Europa ist der erste Kompass auf den englischen Wissenschaftler Alexander Neckam im Jahre 1187 zurückzuführen.

3

Abb. 1 Kolumbus Mit dem Anfang der Seefahrt wurden

Erde nicht über eine Geometrieform http://www.trainweb.org/panama/images/columbus.jpg

Neue Maßstäbe zur Positionsbestimmung wurden mittels der im 18. Jahrhundert führenden Seemacht England gesetzt. Es erfolgte 1884 die Festlegung des Nullmedian in Greenwich als Längenkreis - die Erde wurde somit in 360° Gitternetze eingeteilt. Die Einteilung der Breitenkreise erfolgte parallel zum Äquator. Diese Disposition war die Grundlage für eine erfolgreiche Positionsbestimmung, nun war es möglich, eine Position genau anzugeben. Im zweiten Weltkrieg wuchsen die Genauigkeitsansprüche und so wurden zunächst extraterrestrische

Positionierungssysteme eingesetzt. Diese Systeme nutzen zur Übertragung der Information das elektromagnetische Spektrum. Weiterhin war es in jener Zeit mit Hilfe von Radarwellenmöglich, sich durch einen Sender und Empfänger zu orientieren. Durch die Zeit der zurückgelegten Mikrowellen konnte man die Position genau bestimmen. Mit den Anfängen der Raumfahrt in den 70er Jahren war es notwendig, weitere genaue Systeme zu schaffen. Im Jahr 1973 beschloss die US Navy und die US Airforce die Entwicklung eines Satelitennavigationssystem dem GPS. Transit, Timation und 621b bilden die Grundlage des Systems. Die Kosten für das GPS Projekt beliefen sich auf 12 Billionen US Dollar.

4

2. Aufbau des GPS

GPS heißt Global Positioning System und übersetzt Globales

Positionsbestimmungssystem. Beschlossen wurde es 1973. Den Aufbau des Global Positioning System kann man in drei Phasen einteilen. Die Überprüfungsphase ging von 1974 bis 1979, die Entwicklungsphase von 1979 bis 1985 und die Aufbauphase von 1985 bis 1993. Im Allgemeinen besteht das GPS - System aus drei Teilen, dem Raumsegment, dem Kontrollsegment und dem Nutzersegment. Im Folgenden werden diese Teile näher erläutert.

2.1. Raumsegment

Das Navigationssystem Global Positioning System basiert auf Satelliten. Es wurden mittlerweile 31 Satelliten ins All geschossen worden, jedoch sind davon 24 aktiv. Die anderen dienen als Ersatzsatelliten, falls die Satelliten aufgrund von Störungen ausfallen. Sie bewegen sich in einer Höhe von 20183km auf sechs verschiedenen Bahnen mit jeweils vier Satelliten und umkreisen in 23 Stunden 55 Minuten und 56,6 Sekunden zweimal die Erde. Durch die Lage der Satelliten wird Abb. 2 Umlaufbahnen der GPS-Satelliten

Quelle: Strobel (1995): GPS - Global System, S.85.

5