GPS - Sitzung vom 07.12.2012

GPS (Global Positioning System)

GPS ist ein Erdsatellitensystem, das aus 6 Bahnen zu mindestens 4 Satelliten pro Bahn besteht. Pro Bahn gibt es mindestens einen weiteren Satelliten, der die Ausfallsicherheit herstellt. Die Satelliten befinden sich in einer Höhe von 20200 km. Die Inklination der Umlaufbahnen beträgt 55°. In der Äquatorebene sind die Bahnen 60° gegeneinander versetzt (6x60°=360°). Diese spezielle Anordnung hat zur Folge, dass man so gut wie auf jeden Punkt der Erde zu jeder Zeit Signale von mehreren Satelliten bekommen kann. Je nach Konstellation der Satelliten wird die Genauigkeit beeinflusst, diese kann aber mit durchschnittlich 20m bemessen werden. Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass mit steilerem Einstrahlwinkel der Satellitensignale zueinander die Genauigkeit steigt (niedrige PDOPàhohe Genauigkeit). GPS Empfängergeräte werfen die Genauigkeit der Daten [m] sowie den PDOP Wert [1] aus.

Jeder Satellit ist mit einer Atomuhr ausgestattet, so dass die Uhren aller Satelliten synchron laufen. Da dies jedoch nicht immer vollständig gewährleistet werden kann, werden sie zusätzlich noch von Bodenstationen (Kontrolleinheiten) überwacht und gegebenenfalls von dort synchronisiert.

Ein GPS benötigt somit  3 wesentliche Faktoren:

1)      Signalaussender (Satellit)

2)      Signalempfänger (GPS Empfängergerät)

3)      Kontrolleinheit

Die genaue Positionsbestimmung erfolgt über Trilateration.

Sobald ein GPS-Gerät die Entfernung zu mindestens drei Satelliten berechnet hat, kann es mit der Trilaterationsberechnung beginnen. Der Benutzerstandort befindet sich genau dort, wo sich drei Satellitenumkreise schneiden. Für eine 3D Positionsbestimmung sind 4 Satelliten nötig, für eine 2D Positionsbestimmung reichen 3 aus.

Mit den in unserer Einheit verfügbaren Empfängergeräten lassen sich 3 verschiedene Datentypen aufzeichen:

1)      Wegpunkte

2)      Routen (Verknüpfung mehrer Wegpunkte)

3)      Tatsächlich zurückgelegte Wege

Weiterführende Links:

http://www.esa.int/Our_Activities/Navigation/The_future_-_Galileo/What_is_Galileo (Gegenstück zu GPS)

http://eu.mio.com/de_de/global-positioning-system_4991.htm (weitere Anwendungen von GPS)

http://www.trimble.com/planningsoftware_ts.asp (Tool zu optimalen Zeitpunktbestimmungen für GPS-Messungen)