Das Ziel der Arbeit ist es, anhand gängiger facheinschlägiger Literatur und relevanter Webseiten theoretisch die Satellitennavigationssysteme GPS und GALILEO mit allen Details – Komponenten, Frequenzen, Services, Einsatzgebiete und Weiterentwicklung – zu erläutern. Diese detaillierten Beschreibungen dienen als Basis zur Beantwortung der gestellten Forschungsfrage: „Ist GALILEO die Entwicklung eines Konkurrenzproduktes von GPS oder ist eine vernünftige Koexistenz beider Systeme möglich?“
Ein wichtiger Aspekt in dieser Arbeit ist, dass sich das System GALILEO erst im Testbetrieb befindet und GPS bereits seit mehreren Jahrzehnten operativ im Einsatz ist. Für die Wirtschaft und auch die Benutzer spielt die technische Weiterentwicklung im Laufe der Zeit eine große Rolle. Die Erweiterung der Frequenzbänder und die dadurch größere Produktvielfalt wird in Zukunft die Produktlandschaft der Satellitennavigation revolutionieren.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Themenstellung und Relevanz der Themenstellung
1.2 Formulierung der Forschungsfragen
1.3 Methodische Vorgehensweise
1.4 Aufbau der Arbeit
1.5 Stand der Literatur
2 GPS
2.1 Entwicklung
2.2 Architektur & Funktionsweise
2.2.1 Raumsegment
2.2.2 Bodensegment (Kontrollsegment)
2.2.3 Nutzersegment
2.3 Dienste und Features
2.3.1 Standard Positioning Service (SPS-Einfrequenzdienst)
2.3.2 Precision Positioning Service (PPS-Zweifrequenzdienst)
2.4 Evaluation der Technologie und der Produktlandschaft
2.4.1 Autonavigationssysteme
2.4.2 Mauterhebung
2.4.3 Precision Farming
2.4.4 Tracking and Tracing
2.4.5 Raumfahrt
2.4.6 Indoor Navigation
2.4.7 Militärische Nutzung
2.5 Weiterentwicklung und Ausblick
3 GALILEO
3.1 Entwicklung / Beschreibung
3.1.1 Wissenschaftlicher und technischer Mehrwert von GALILEO
3.2 Grundlagen der Technologie
3.2.1 Allgemeine Technische Anforderungen
3.3 Architektur & Funktionsweise
3.3.1 Raumsegment
3.3.2 Bodensegment
3.3.3 Nutzersegment
3.4 Dienste und Features
3.5 Evaluation der Technologie und der Produktlandschaft
3.5.1 Personennavigation
3.5.2 Umweltschutz und -management
3.5.3 Finanzsektor
3.6 Weiterentwicklung und Ausblick
3.6.1 Zeitplan
3.6.2 Ausblick DLR - Raumfahrtmanagement
3.6.3 Ausblick Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
3.6.4 Zusammenfassung und Ausblick
4 Konkurrenz oder Koexistenz
4.1 Die Entwicklung
4.2 NAVWAR
5 Conclusio
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die detaillierte theoretische Untersuchung der Satellitennavigationssysteme GPS und GALILEO, um zu klären, ob GALILEO als direktes Konkurrenzprodukt zu verstehen ist oder ob eine sinnvolle Koexistenz zwischen beiden Systemen möglich ist. Im Zentrum steht dabei die Analyse von Aufbau, technischen Komponenten, Diensten sowie der strategischen Ausrichtung beider Systeme.
- Vergleichende Analyse der Systemarchitekturen und Funktionsweisen (Raum-, Boden- und Nutzersegment).
- Evaluation der technologischen Leistungsmerkmale und Anwendungsgebiete (z.B. Autonavigation, Präzisionslandwirtschaft).
- Untersuchung des strategischen Hintergrunds und der politischen Motivation hinter der Entwicklung von GALILEO.
- Beurteilung der Möglichkeiten zur technologischen und politischen Koexistenz zwischen den Systembetreibern (USA und EU).
- Ausblick auf zukünftige Entwicklungen und Modernisierungsbestrebungen beider Systeme.
Auszug aus dem Buch
2.4.1 Autonavigationssysteme
Die häufigste und weitverbreitetste Nutzung von Navigationssystemen sind Autonavigationssysteme. Die Kombination von GPS und auf Speichermedien hinterlegten Straßenkarten führen den AutofahrerInnen durch Anzeige bzw. stimmenunterstützt zu dem Ort, der vor Fahrtantritt festgelegt wurde. Die Genauigkeit leidet daran, dass es Straßenabschnitte gibt auf denen es zu Signalabschattungen kommt. Aufgrund dieser Tatsache wird bei der Autonavigation auf ein anderes Messprinzip zurückgegriffen, welches in der Lage ist während der Fahrt Messwerte zu liefern und diese einer Position auf einer gespeicherten Straßenkarte zuzuordnen. Diese Koppelnavigation wird als „Map Matching“ bezeichnet.
Es wird mittels Sensoren die gefahrene Strecke und der Bewegungsvektor des Fahrzeugs nach Größe und Richtung bestimmt. Der Tachometer liefert die zurückgelegte Strecke und die Geschwindigkeit. Magnetfeldsensoren übernehmen die Funktion eines Kompasses und zeigen die Richtung des Vektors an. Anhand dieser Extrapolationen kann das Navigationsgerät fortlaufende Berechnungen und ein ziemlich genaues Mapping durchführen. Die Mustererkennung des Richtungsverlaufs, Kurven und Geraden sowie die Kompasslenkung bei signifikanten Richtungsänderungen ermöglichen das oberhalb erwähnte „Map Matching“.
Anhand dieser Funktionsweise stellt man fest, dass Autonavigationssysteme auch ohne GPS auskommen würden, wenn auf den Speichermedien die Straßen und Wegenetze lückenlos und korrekt abgebildet sind sowie die Rechenleistung des Navigationssystems ausreichend ist um alle vorhandenen Streckenmuster miteinander zu vergleichen. Der Hauptnutzen von GPS für Autonavigationssysteme ist eben die Initialisierung, sprich die Standortbestimmung am Anfang der Reise.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die Themenstellung, die Forschungsfragen sowie die methodische Vorgehensweise und den Aufbau der Arbeit.
2 GPS: Hier werden die Entwicklung, Architektur, Dienste sowie die technologische Evaluation des Global Positioning Systems detailliert beschrieben.
3 GALILEO: Dieses Kapitel behandelt analog zu GPS die Entwicklung, Technik und Anwendungsbereiche des europäischen Systems inklusive eines Ausblicks auf Zeitpläne.
4 Konkurrenz oder Koexistenz: Hier wird die historische und politische Entwicklung der Beziehung zwischen GPS und GALILEO sowie das NAVWAR-Konzept analysiert.
5 Conclusio: Die Arbeit schließt mit einer zusammenfassenden Bewertung der Ergebnisse und einem Fazit zum Verhältnis der beiden Satellitennavigationssysteme.
Schlüsselwörter
Satellitennavigation, GPS, GALILEO, GNSS, Raumsegment, Bodensegment, Nutzersegment, Koexistenz, Konkurrenz, NAVWAR, Positionsbestimmung, Signalstruktur, Frequenzbänder, Sicherheitspolitik, Infrastruktur.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht das Verhältnis zwischen dem amerikanischen GPS und dem europäischen GALILEO im Hinblick auf deren technische Eigenschaften und ihre zukünftige Rolle in der weltweiten Satellitennavigation.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Felder umfassen die Architektur von Satellitennavigationssystemen, die spezifischen Dienste (SPS, PPS, OS, CS, etc.), die Anwendungsszenarien sowie die politischen und sicherheitsrelevanten Abkommen zwischen den USA und der EU.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage der Arbeit?
Das Hauptziel ist die Beantwortung der Frage, ob GALILEO als Konkurrenzprodukt zu GPS zu sehen ist oder ob eine Koexistenz der beiden Systeme möglich und sinnvoll ist.
Welche wissenschaftliche Methode verwendet der Autor?
Die Methodik basiert auf einer Recherche und inhaltlichen Analyse von existierender Fachliteratur, offiziellen Regierungsdokumenten sowie technischen Webseiten der Systembetreiber.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine detaillierte technische Beschreibung von GPS und GALILEO, deren jeweilige Evaluation in der Produktlandschaft sowie eine Analyse der strategischen Interaktion beider Systeme.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Satellitennavigation, Systemarchitektur, Interoperabilität, NAVWAR-Konzept und die strategische Kooperation zwischen USA und EU charakterisiert.
Wie genau ist die Positionsbestimmung bei GALILEO im Vergleich zu GPS?
GALILEO zielt darauf ab, durch eine höhere Anzahl an Satelliten, modernere Signalstrukturen und eine optimierte Systemgeometrie eine präzisere und zuverlässigere Positionsbestimmung als das bestehende GPS zu ermöglichen.
Welche Rolle spielt das NAVWAR-Konzept für beide Systeme?
Das NAVWAR-Konzept (Navigation Warfare) regelt den Schutz vor feindlicher Nutzung der Navigationssignale durch gezielte Störmaßnahmen in Krisengebieten, wobei dieses Prinzip nun auf beide Systeme (GPS und GALILEO) angewendet werden soll.
- Arbeit zitieren
- BA Reinhard Feigl (Autor:in), 2013, Satellitennavigationssysteme, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/233295
