Wer hat das GPS erfunden? Die Menschen hinter dem Global Positioning System.
Wer hat das GPS erfunden? Die Menschen hinter dem Global Positioning System.
Dass Alexander Graham Bell das Telefon nicht erfunden hat, konnte 113 Jahre nach dem Tod des ursprünglichen Erfinders Antonio Meucci vor Gericht bewiesen werden. Bei dem Wort “Glühbirne” denkt man sofort an Thomas Edison, aber es war Humphry Davy, der zum ersten Mal zeigte, wie man Licht erzeugen kann, indem man elektrischen Strom durch einen Platinstreifen leitet. Die Geschichte der Wissenschaft ist voll von Erfindungen, deren Urheberschaft heftig umstritten ist. Das Global Positioning System (GPS) ist eine von ihnen. Wer hat also das GPS erfunden?
GPS ist zu einem so unverzichtbaren Bestandteil des modernen Lebens geworden, dass wir fast davon abhängig geworden sind. Es hat sich langsam und stetig in unsere Autos, Schiffe, Flugzeuge, Kameras, Baumaschinen, Landmaschinen, Laptops und natürlich Smartphones eingeschlichen.
Und dennoch herrscht keine Einigkeit darüber, wem die Erfindung zuzuschreiben ist. Mindestens vier verschiedene Personen werden eindeutig mit der Erfindung dieser revolutionären Technologie in Verbindung gebracht, die letztlich vom US-Verteidigungsministerium zur Unterstützung der Streitkräfte entwickelt wurde.
Roger L. Easton
Der ehemalige Leiter der Abteilung für Weltraumanwendungen des Naval Research Laboratory war der Kopf hinter mehreren technischen Anwendungen und Technologien, die die Entwicklung des GPS ermöglichten. Als Wissenschaftler des Kalten Krieges arbeitete Easton an Technologien zur Verfolgung von Satelliten wie dem Sputnik der Sowjetunion, bevor er ein zeitbasiertes Navigationskonzept namens TIMATION entwickelte, das passive Entfernungsmessung, kreisförmige Umlaufbahnen und mit einer Hauptuhr synchronisierte Hochpräzisionsuhren im Weltraum einsetzte. Auch heute noch sind diese Funktionen für ein modernes GPS unerlässlich.
Im Jahr 2004 erhielt Easton vom damaligen Präsidenten George W. Bush die Nationale Medaille für Technologie und Innovation der Vereinigten Staaten. Die Auszeichnung wurde in Anerkennung der “umfangreichen Pionierleistungen in den Bereichen Raumfahrzeugverfolgung, Navigation und Zeitmessung verliehen, die zur Entwicklung des NAVSTAR-Global Positioning System geführt haben”.
Die National Inventors Hall of Fame erkannte Eastons Bemühungen um die Entwicklung des GPS jedoch erst 2010 an. Tatsächlich wurden 2004 zwei weitere Personen in die Hall of Fame aufgenommen, die sich für die Entwicklung der GPS-Technologie eingesetzt haben.
Ivan Getting
In der Hall of Fame für Erfinder wird Dr. Getting dafür gewürdigt, dass er “das Konzept der Verwendung eines fortschrittlichen Satellitensystems zur Berechnung äußerst präziser Positionsdaten für sich schnell bewegende Fahrzeuge – von Autos bis hin zu Raketen – vorangetrieben hat.
Der Gründungspräsident der Aerospace Corporation wird auch von der American National Academy of Engineering gewürdigt, die ihm 2003 den Charles Stark Draper Prize for Engineering für das “Konzept und die Entwicklung des GPS” verlieh. Genauer gesagt, würdigt die Akademie Dr. Getting für seine Arbeit am “Design des GPS, an seinem operativen Wert und an der Planung, Verhandlung und Erzielung von Vereinbarungen mit allen Beteiligten des Systems, die entscheidend dafür waren, dass es Wirklichkeit wurde.
Dr. Getting schlug ein dreidimensionales Positionsbestimmungssystem mit Zeitdifferenz für die Navigation vor, und nach seiner eigenen Aussage “war einer der Vorschläge der Aerospace Corporation … im Wesentlichen das, was heute das GPS ist.” Dr. Getting räumt zwar ein, dass die Navy bereits ein sehr gutes Weltraumnavigationssystem entwickelt hatte, als dieser Vorschlag dem Verteidigungsministerium unterbreitet wurde, sagt aber: “Die Schlussfolgerung des Director of Defense Research & Engineering (DDRE) war, dass ein einziges System erforderlich war und dass es auf dem Air Force/Aerospace-Konzept namens GPS basieren und von der Air Force in Zusammenarbeit mit allen drei Diensten entwickelt werden sollte.”
Bradford Parkinson
Parkinson war von 1972 bis 1978 an der Spitze des NAVSTAR GPS Joint Program Office. In der Inventors Hall of Fame heißt es: “Als erster Manager des Programms war er der Hauptarchitekt des GPS während der gesamten Konzeption, technischen Entwicklung und Implementierung des Systems.” Dies hat Parkinson auch den Titel “Vater des GPS” eingebracht.
Parkinson, damals Oberst der Luftwaffe, wurde mit der Wiederbelebung eines Programms der Space and Missile Systems Organization (RMSO) namens 621B beauftragt, das die Höhe sowie den Breiten- und Längengrad für Navigationszwecke lieferte. Als das Verteidigungsministerium beschloss, ein gemeinsames Programm in Zusammenarbeit mit allen Streitkräften zu entwickeln, wurde Parkinson damit beauftragt, ein solches Programm auf die Beine zu stellen.
Parkinson sagt in einer Rede in Stanford, dass dieses neue Programm die Uhren von Eastons TIMATION, die Signalstruktur von 621B und die Bahnvorhersagemethode von einem anderen Navigationssystem der Marine namens TRANSIT übernahm, das am Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory entwickelt wurde. Zusammen bildeten sie das NAVSTAR-Global Positioning System.
Dr. Gladys West
Für Dr. West war es ein langer Weg, bis sie als eine der Schlüsselfiguren hinter der Erfindung des GPS anerkannt wurde. Im Jahr 1956 begann Dr. West ihre Arbeit am United States Naval Weapons Laboratory. Diese Einrichtung stand an der Spitze des Wettlaufs um die Raumfahrt nach dem Kalten Krieg und beherbergte das Naval Space Surveillance Center, bis 2004 die Luftwaffe die Leitung der Raumfahrt übernahm. Als gelernter Mathematiker rechnete Dr. West mit Zahlen und verarbeitete Daten von Satelliten, um deren genauen Standort zu bestimmen.
Im Dezember 2018 wurde Dr. West schließlich in die Air Force Space and Missile Pioneers Hall of Fame aufgenommen – eine der höchsten Auszeichnungen des Space Commands der Air Force. Bei der Einweihung würdigte die Air Force den Beitrag von Dr. West bei der Programmierung eines IBM 7030 ‘Stretch’-Computers, um “zunehmend verfeinerte Berechnungen für ein extrem genaues geodätisches Erdmodell, ein Geoid, zu liefern, das für das optimiert wurde, was schließlich zum Orbit des Global Positioning System (GPS) wurde.”
Heute gibt es mindestens 31 einsatzbereite GPS-Satelliten, die die Erde umkreisen und sich auf jeden Aspekt unseres Lebens auswirken.
So funktioniert die GPS-Ortungstechnologie
So funktioniert die GPS-Ortungstechnologie
Wie GPS funktioniert
Das GPS (Global Positioning System) besteht aus 24 Satelliten in einer mittleren Erdumlaufbahn, die vom US-Verteidigungsministerium entwickelt wurden und derzeit von der 50th Space Wing der US-Luftwaffe verwaltet werden. Jeder Satellit sendet Mikrowellensignale an die Erde. GPS-Empfänger auf der Erde nutzen diese Signale, um ihre Position, Geschwindigkeit, Richtung und Zeit zu bestimmen. Ein typischer GPS-Empfänger muss eine Sichtverbindung zu den Satelliten haben, um seine Position anhand der Signale von vier oder mehr GPS-Satelliten zu berechnen. Vier Satelliten sind erforderlich, da das Verfahren eine sehr genaue Ortszeit benötigt, damit das Gerät sowohl seine Zeit als auch seine Position bestimmen kann. Diese Signale werden dann vom Empfänger verarbeitet, um Breitengrad/Längengrad, Geschwindigkeit, Höhe und Zeit zu bestimmen. Bei Flottenmanagementsystemen wird dieser Datensatz über ein drahtloses Netzwerk an einen Server übertragen. Der Server übernimmt dann die Daten und verwendet sie, um dem Endnutzer die Standorte seiner Geräte mitzuteilen.
Geschichte von GPS
GPS basiert auf einer Technologie, die dem Radar ähnelt, das im Zweiten Weltkrieg entwickelt wurde. Im Jahr 1957 stellte eine Gruppe von Wissenschaftlern, die den Sputnik (das erste von der Sowjetunion gestartete Raumfahrzeug) beobachteten, fest, dass sie die ungefähre Position des Satelliten bestimmen konnten, weil die Funksignale des Satelliten bei seiner Annäherung an einen bestimmten Punkt stärker wurden und nach seinem Vorbeiflug aufgrund des Dopplereffekts schwächer wurden. Auf der Grundlage dieses Konzepts stellten sie die Theorie auf, dass die Signale einer Gruppe von Satelliten gemessen werden könnten, um den genauen Standort eines Empfängers auf der Erde zu bestimmen. In den folgenden zwei Jahrzehnten experimentierte das US-Militär mit verschiedenen Arten von Satellitennavigationssystemen, um Flugzeuge, U-Boote und Raketen zu steuern. Schließlich wurde 1978 der erste GPS-Satellit gestartet, und die übrigen folgten in den 1980er und 1990er Jahren. Ähnlich wie die ursprüngliche Version des Internets nutzten die USA GPS als Verteidigungsinstrument. Es half der US-Regierung, die Positionen feindlicher Nuklearsprengköpfe und etwaiger Nukleartestexplosionen, die gegen bestehende Verträge verstießen, zu bestimmen. Bis 1983 wurde das Global Positioning System ausschließlich vom US-Militär genutzt.
Im Jahr 1983 schoss die sowjetische Regierung jedoch versehentlich den Korean Airlines Flug 007 ab. Unmittelbar danach machte Präsident Ronald Reagan das System für die zivile Nutzung verfügbar, um ähnliche Katastrophen in Zukunft zu vermeiden. Die USA aktivierten jedoch ein Protokoll namens Selective Availability (SA), das es der Regierung ermöglichte, die Genauigkeit des Systems stark zu verringern oder es für nicht-militärische Nutzer jederzeit ganz zu deaktivieren. Auf diese Weise sollte verhindert werden, dass Feinde das System nutzen konnten, um die USA in Kriegszeiten oder bei einer anderen wahrgenommenen Bedrohung anzugreifen. Die aktuelle Version des globalen Ortungssystems wurde schließlich 1993 fertig gestellt.
Im Jahr 2000 wurde die selektive Verfügbarkeit von Präsident Bill Clinton aufgehoben, so dass das System allen zivilen Nutzern weltweit jederzeit kostenlos zur Verfügung stand. Es gibt noch andere Satellitennavigationssysteme auf der Welt. GLONASS wurde von der sowjetischen Regierung entwickelt, geriet aber Anfang der 1990er Jahre nach dem Zusammenbruch der Regierung in Vergessenheit.
Seitdem hat sich GPS zu einer weltweit weit verbreiteten Navigationshilfe entwickelt. Es wird für die Erstellung von Karten, die Landvermessung, die Verfolgung von Objekten und viele andere Anwendungen eingesetzt.
Kommunikationstechnologie
Bei Flottenmanagementprodukten bestimmen GPS-Empfänger ihren Standort mit den oben genannten Methoden aus den von den GPS-Satelliten gesendeten Signalen. Anschließend müssen sie diese Standortdaten drahtlos an einen Server übermitteln, damit das Flottenmanagementsystem die Standortdaten an die Endnutzer weitergeben kann.
1. Global Positioning Satellites (GPS) senden ständig Signale zur Erde. Ein GPS-Gerät, das sich in einem Fahrzeug oder einer Anlage befindet, empfängt diese Signale. Das Gerät bestimmt dann seinen Standort auf der Grundlage geometrischer Berechnungen aus den eingehenden Satellitensignalen.
2. Optionale Eingänge wie z. B. ein Nachrichtenanzeigeterminal, ein persönliches Navigationsgerät oder PTO-Sensoren werden an das Gerät angeschlossen, um zusätzliche Nachrichtenfunktionen bereitzustellen.
3. Das Gerät fungiert dann als drahtloses Modem und überträgt Standort, Geschwindigkeit, Kurs und andere Mitteilungsinformationen über das Mobilfunknetz.
4. Die eingehenden Informationen werden dann verarbeitet und auf Servern gespeichert.
5. Der Benutzer meldet sich auf einer Website an, um die aktuellen und früheren Standorte und Aktivitäten von Fahrzeugen und Anlagen einzusehen.