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.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Aufbau des GPS
2.1. Raumsegment
2.2. Kontrollsement
2.3. Nutzersegment
3. Positionsbestimmung
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
4.1. Fehler in der Atmosphäre
4.2. Geometrie der Satelliten und Topographie des Geländes
4.3. Selective availability
5. Anwendung
5.1. Zivile Nutzung
5.2. Militärische Nutzung
5.3. Geographische Nutzung
6. Navigation mit GPS
7. Das neue Galileo System
8. Literatur- und Quellenverzeichnis
Zielsetzung und Themen der Arbeit
Diese Arbeit bietet einen umfassenden Überblick über die Funktionsweise und Anwendung des Global Positioning System (GPS) sowie einen Ausblick auf das europäische Satellitennavigationssystem Galileo. Ziel ist es, die technischen Grundlagen der Positionsbestimmung sowie die verschiedenen Einsatzbereiche und Fehlerquellen verständlich darzulegen.
- Aufbau und Architektur des GPS (Raum-, Kontroll- und Nutzersegment)
- Physikalische und mathematische Grundlagen der Positionsbestimmung
- Analyse technischer und natürlicher Fehlerquellen im GPS-System
- Praktische Anwendungsgebiete in zivilen, militärischen und geographischen Sektoren
- Vergleich zwischen dem GPS-System und dem neuen Galileo-System
Auszug aus dem Buch
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 auf der Erde gewährleistet, dass sich jeder Ort durch vier Satelliten abgedeckt wird. Jeder Satellit sendet kontinuierlich zwei Signale mit einer Frequenz von L1 von 1575,42 MHz und L2-Frequenz von 1227,60 MHz. Im Moment wird daran gearbeitet eine dritte L5-Frequenz von 1176,45 MHz einzuführen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung beleuchtet die historische Entwicklung der Navigation von der Frühzeit bis zur Einführung moderner Satellitensysteme.
2. Aufbau des GPS: Das Kapitel erläutert die dreiteilige Systemarchitektur bestehend aus Raum-, Kontroll- und Nutzersegment.
3. Positionsbestimmung: Hier werden die mathematischen Verfahren wie Triangulation sowie die zeit- und abstandsbasierten Messmethoden beschrieben.
4. Fehlerquellen: Das Kapitel analysiert externe Einflussfaktoren wie atmosphärische Störungen und geometrische Bedingungen sowie die historische Rolle der Selective Availability.
5. Anwendung: Es werden die vielfältigen Einsatzbereiche von GPS in der zivilen Logistik, dem militärischen Bereich und der geographischen Wissenschaft dargestellt.
6. Navigation mit GPS: Dieses Kapitel widmet sich der praktischen Anwendung von Navigationsgeräten und dem Konzept der Wegpunkte und Routenplanung.
7. Das neue Galileo System: Ein Ausblick auf das europäische System Galileo, dessen Aufbau und Vorteile hinsichtlich Präzision und ziviler Verfügbarkeit.
8. Literatur- und Quellenverzeichnis: Auflistung der verwendeten Fachliteratur und Online-Quellen zur weiteren Recherche.
Schlüsselwörter
GPS, Galileo, Satellitennavigation, Positionsbestimmung, Triangulation, Raumsegment, Kontrollsegment, Nutzersegment, Selective Availability, Navigation, Weltraumtechnik, L1-Frequenz, Geographie, Logistik, Satelliten.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die grundlegende Funktionsweise, den technischen Aufbau und die Anwendungsbereiche von satellitengestützten Navigationssystemen mit Fokus auf GPS und Galileo.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder umfassen die Systemarchitektur, die mathematischen Prinzipien der Standorterfassung, die Identifikation von Fehlerquellen und die zivile sowie militärische Nutzung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist eine fundierte Darstellung der GPS-Technologie sowie eine Gegenüberstellung der Leistungsfähigkeit von GPS und dem neuen europäischen Galileo-System.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer deskriptiven Analyse technischer Daten und physikalischer Prinzipien der Satellitennavigation unter Verwendung von Fachliteratur.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in den technischen Aufbau des Systems, die mathematische Berechnung der Position, die Fehlerquellen und die unterschiedlichen Nutzungskontexte.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind Satellitennavigation, GPS, Galileo, Triangulation, Positionsbestimmung und Systemarchitektur.
Wie unterscheidet sich Galileo vom GPS-System?
Galileo ist laut der Arbeit im Gegensatz zum GPS-System explizit für zivile Zwecke konzipiert und bietet eine höhere Genauigkeit sowie eine robustere Infrastruktur.
Welche Rolle spielt die Selective Availability bei der Genauigkeit?
Selective Availability war eine künstliche Verfälschung des GPS-Signals durch das US-Militär, deren Abschaltung im Jahr 2000 die Genauigkeit für zivile Nutzer massiv verbesserte.
- Quote paper
- Christoph Staufenbiel (Author), 2010, Das GPS und das Galileo System, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/160820
