Wo bin ich, wo ist mein Ziel und wie komme ich am schnellsten dort hin? Diese Fragen beschreiben ein Problem, welches seit Menschengedenken eine Herausforderung innerhalb der unterschiedlichen Zivilisationskreise darstellt. Schon in Frühphasen der menschlichen Evolution wurden wichtige Orte, zum Beispiel Wasserstellen, Jagd- und Weidegründe, verbal, mittels Handzeichen oder durch einfache Skizzen für Mitglieder des Stammesverbandes beschrieben. In diese Art der Kommunikation wurde der jeweilige Erfahrungshorizont der Individuen einbezogen und zur Zielbeschreibung gefügt. Eine mögliche Wegbeschreibung könnte somit gelautet haben: „Folge dem Flusslauf bis an eine Baumgruppe. Von dort steigst du den Berg rechterhand hinauf, bis zur Felskuppe. Dort findest du die Quelle unterhalb des höchsten Baumes.“2 In der heutigen Zeit ist solch eine Start-Ziel-Beschreibung aufgrund der komplexen Umwelt sehr viel umfangreicher. Aber auch wir stützen uns bei der Wegerklärung auf markante Punkte, wie zum Beispiel Gebäude oder Straßenkreuzungen.
Durch die ständige Entwicklung der Menschheit, verbunden mit der Erforschung von unbekannten Regionen, wurden einfache Wegskizzen durch Kartenwerke ersetzt. Eine der ältesten Weltkarten zeigt um cirka 2600 v. Chr. das babylonische Reich durchschnitten von Euphrat und Tigris mit angrenzenden Königreichen sowie dem allumfassenden Ozean. Im weiteren Verlauf der Geschichte wurde die kartographische Beschreibung durch politische Interessen und wirtschaftliche Beziehungen in der Antike vorangetrieben. Dabei bestand die Möglichkeit, sich an fixen Punkten auf dem Festland für die zu beschreibenden Wegstrecken und Handelsrouten zu orientieren. Mit Beginn der Seefahrt mussten neue Wege auf dem Gebiet der Navigation beschritten werden. Aus diesen Anforderungen entwickelten sich neue Bereiche der Wissenschaft. Es war erforderlich geworden, sich an den Gestirnen, an der Windrichtung und an einer groben Zeitmessung zu orientieren. Da in der frühen Seefahrt noch weitestgehend in Küstennähe gefahren wurde, waren natürliche aber auch künstliche Landmarken wie Leuchttürme besonders wichtig. Der Einsatz eines Magnetkompasses ist nachweislich auf das Jahr 1190 zurückzuführen. Mit der Ära der „großen europäischen Entdeckungen“ im 13. bis 15. Jahrhundert stiegen die Anforderungen an Instrumente zur Positionsbestimmung sowie an Hilfsmittel zur Navigation...
Inhaltsverzeichnis
- 1 Historie
- 1.1 Geschichte der Navigation
- 1.2 Geschichte des GPS
- 2 Funktionsweise von GPS
- 2.1 Grundkonzeption von GPS
- 2.2 Segmente des GPS
- 2.2.1 Weltraumsegment
- 2.2.2 Kontrollsegment (Bodenstationen)
- 2.2.3 Nutzersegment
- 2.3 Positionsbestimmung mit GPS
- 2.4 GPS-Codes
- 2.4.1 Allgemeines zu den GPS-Signalstrukturen
- 2.4.2 Übertragung der Daten
- 3 Genauigkeit / Fehlerquellen
- 3.1 Allgemeine Vorbetrachtung
- 3.2 Fehlerquellen
- 3.2.1 SA-Verfälschung
- 3.2.2 Satellitengeometrie
- 3.2.3 Satellitenumlaufbahnen
- 3.2.4 Mehrwegeffekt
- 3.2.5 Atmosphärische Effekte
- 3.2.6 Relativitätstheorie und GPS
- 3.2.7 Fehler im Überblick
- 3.3 Genauigkeit
- 3.3.1 Messung der Genauigkeit
- 3.3.2 Differentielles GPS (DGPS)
- 3.3.3 Wide Area Augmentation System
- 4 Anwendungen von GPS
- 4.1 GPS in der zivilen Luftfahrt
- 4.2 GPS in der Seefahrt
- 4.3 GPS im Landverkehr
- 4.3.1 Allgemeine Betrachtung
- 4.3.2 Technische Lösungen im Straßenverkehr
- 4.3.2.1 Zielführungssystem
- 4.3.2.2 Positionsmeldesystem
- 4.3.2.3 Verkehrsleitsystem
- 4.4 GPS im Vermessungswesen
- 4.5 Anderweitige Anwendungsbereiche von GPS
- 5 Andere Navigationssysteme
- 5.1 GLONASS
- 5.2 GALILEO
- 6 Schlussbemerkung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit befasst sich mit dem Global Positioning System (GPS). Ziel ist es, die Funktionsweise, Genauigkeit und Anwendungsbereiche von GPS umfassend darzustellen. Die Arbeit untersucht die historische Entwicklung des GPS, seine technischen Grundlagen und die verschiedenen Fehlerquellen, die die Genauigkeit beeinflussen.
- Historische Entwicklung der Navigation und des GPS
- Funktionsweise und Segmente des GPS-Systems
- Genauigkeit und Fehlerquellen bei der Positionsbestimmung
- Vielfältige Anwendungsbereiche von GPS in verschiedenen Sektoren
- Vergleich mit anderen Navigationssystemen
Zusammenfassung der Kapitel
1 Historie: Dieses Kapitel beleuchtet die Entwicklung der Navigation von frühen Methoden bis hin zur Entstehung des GPS. Es wird die Geschichte der Navigation im Allgemeinen und die spezifische Entwicklung des GPS-Systems detailliert beschrieben, wobei Meilensteine und wichtige technologische Fortschritte hervorgehoben werden. Der Fokus liegt auf der Darstellung der technologischen Entwicklung, die zu dem heutigen, hochpräzisen GPS-System geführt hat.
2 Funktionsweise von GPS: Dieses Kapitel erläutert die Grundkonzeption und die einzelnen Segmente des GPS. Die Darstellung umfasst das Weltraumsegment mit seinen Satelliten und deren Orbits, das Kontrollsegment mit den Bodenstationen zur Überwachung und Steuerung, und das Nutzersegment mit den Empfängern. Die Funktionsweise der Positionsbestimmung anhand der Signale der Satelliten wird detailliert beschrieben, inklusive der verwendeten GPS-Codes und ihrer Übertragung. Der Leser erhält ein umfassendes Verständnis der technischen Abläufe, die zu einer Positionsbestimmung führen.
3 Genauigkeit / Fehlerquellen: Dieses Kapitel befasst sich eingehend mit der Genauigkeit von GPS und den verschiedenen Faktoren, die diese beeinflussen. Es werden verschiedene Fehlerquellen wie die absichtliche SA-Verfälschung (Selective Availability), die Satellitengeometrie, atmosphärische Effekte und der Mehrwegeffekt detailliert analysiert. Die Rolle der Relativitätstheorie für die Genauigkeit wird ebenfalls erläutert. Das Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über die Herausforderungen bei der Erzielung einer hohen Genauigkeit und beschreibt Methoden zur Verbesserung der Genauigkeit, wie z.B. DGPS und WAAS.
4 Anwendungen von GPS: Dieses Kapitel präsentiert eine breite Palette an Anwendungsbereichen von GPS in verschiedenen Bereichen, einschließlich ziviler Luftfahrt, Seefahrt und Landverkehr. Im Fokus stehen technische Lösungen für den Straßenverkehr wie Zielführungs-, Positionsmelde- und Verkehrsleitsysteme. Darüber hinaus werden Anwendungen im Vermessungswesen und weitere Anwendungsbereiche skizziert. Der Leser erhält einen Überblick über die immense Bedeutung und den breiten Einsatz von GPS in der modernen Welt.
5 Andere Navigationssysteme: Dieses Kapitel vergleicht GPS mit anderen globalen Navigationssatellitensystemen, wie GLONASS und GALILEO. Es wird ein Überblick über die jeweiligen Systeme gegeben und die Unterschiede zu GPS hervorgehoben. Der Vergleich soll den Leser für die verschiedenen Möglichkeiten der Satellitennavigation sensibilisieren.
Schlüsselwörter
GPS, Satellitennavigation, Positionsbestimmung, Genauigkeit, Fehlerquellen, SA-Verfälschung, DGPS, WAAS, GLONASS, GALILEO, Anwendungen, Luftfahrt, Seefahrt, Landverkehr, Vermessungswesen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Dokument "Global Positioning System (GPS)"
Was ist der Inhalt dieses Dokuments?
Dieses Dokument bietet einen umfassenden Überblick über das Global Positioning System (GPS). Es beinhaltet eine detaillierte Beschreibung der Geschichte der Navigation und des GPS, die Funktionsweise des Systems, die Genauigkeit und Fehlerquellen, verschiedene Anwendungsbereiche und einen Vergleich mit anderen Navigationssystemen wie GLONASS und Galileo.
Welche Themen werden im Dokument behandelt?
Das Dokument deckt folgende Themen ab: die historische Entwicklung der Navigation und des GPS, die Funktionsweise von GPS einschließlich seiner Segmente (Weltraum-, Kontroll- und Nutzersegment), die Positionsbestimmung mittels GPS-Codes, Genauigkeit und Fehlerquellen (z.B. SA-Verfälschung, atmosphärische Effekte, Relativitätstheorie), Methoden zur Genauigkeitsverbesserung (DGPS, WAAS), Anwendungen von GPS in der Luftfahrt, Seefahrt, im Landverkehr und Vermessungswesen sowie ein Vergleich mit anderen Navigationssystemen (GLONASS und Galileo).
Wie ist das Dokument strukturiert?
Das Dokument ist in Kapitel unterteilt, beginnend mit der Historie der Navigation und des GPS. Es folgt die Funktionsweise des GPS-Systems, ein Kapitel zu Genauigkeit und Fehlerquellen, eines zu den Anwendungsbereichen von GPS und schließlich ein Vergleich mit anderen Navigationssystemen. Jedes Kapitel enthält detaillierte Informationen und Unterkapitel, um die Themen umfassend zu behandeln.
Welche Kapitel gibt es und was ist ihr Inhalt?
Das Dokument enthält folgende Kapitel: 1. Historie: Entwicklung der Navigation und des GPS. 2. Funktionsweise von GPS: Grundkonzeption, Segmente, Positionsbestimmung, GPS-Codes. 3. Genauigkeit / Fehlerquellen: Fehlerquellen (SA-Verfälschung, Satellitengeometrie usw.), Genauigkeit, DGPS, WAAS. 4. Anwendungen von GPS: Anwendungen in Luftfahrt, Seefahrt, Landverkehr (einschließlich technischer Lösungen im Straßenverkehr), Vermessungswesen und anderen Bereichen. 5. Andere Navigationssysteme: GLONASS und Galileo. 6. Schlussbemerkung.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt?
Schlüsselwörter sind: GPS, Satellitennavigation, Positionsbestimmung, Genauigkeit, Fehlerquellen, SA-Verfälschung, DGPS, WAAS, GLONASS, GALILEO, Anwendungen, Luftfahrt, Seefahrt, Landverkehr, Vermessungswesen.
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- Quote paper
- Kai Valentin (Author), Nico Sandig (Author), 2004, GPS - Satellitennavigationssystem, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/34046
