Globales Positionsbestimmungssystem (GPS)
Globales Positionsbestimmungssystem (GPS)
Was ist das Globale Positionsbestimmungssystem (GPS)?
Das GPS (Global Positioning System) ist eine “Konstellation” von 31 gut verteilten Satelliten, die die Erde umkreisen und es Menschen mit Bodenempfängern ermöglichen, ihren geografischen Standort genau zu bestimmen. Die Genauigkeit der Ortung liegt bei den meisten Geräten zwischen 100 und 10 Metern und bei speziellen, vom Militär zugelassenen Geräten innerhalb eines Meters. GPS-Geräte sind in der Wissenschaft weit verbreitet und inzwischen so preisgünstig, dass fast jeder einen GPS-Empfänger besitzen kann.
Das GPS ist Eigentum des US-Verteidigungsministeriums und wird von diesem betrieben, ist aber weltweit verfügbar.
Wie funktioniert das GPS?
Kurz gesagt, funktioniert es folgendermaßen:
21 GPS-Satelliten und drei Ersatzsatelliten befinden sich in einer Umlaufbahn in 10.600 Meilen Höhe über der Erde. Die Satelliten sind so angeordnet, dass sich von jedem Punkt der Erde aus vier Satelliten über dem Horizont befinden.
Jeder Satellit enthält einen Computer, eine Atomuhr und ein Funkgerät. Mit der Kenntnis seiner Umlaufbahn und der Uhr sendet er kontinuierlich seine sich ändernde Position und Zeit. (Einmal am Tag überprüft jeder Satellit seine Zeit- und Positionsbestimmung mit einer Bodenstation und nimmt eine geringfügige Korrektur vor).
Am Boden enthält jeder GPS-Empfänger einen Computer, der seine Position “trianguliert”, indem er die Peilungen von drei Satelliten erhält. Das Ergebnis ist eine geografische Position – Längen- und Breitengrad – die bei den meisten Empfängern bis auf 100 Meter genau ist.
Wenn der Empfänger auch mit einem Bildschirm und einer Karte ausgestattet ist, kann die Position ebenfalls angezeigt werden.
Wenn ein vierter Satellit empfangen werden kann, kann der Empfänger/Computer neben der geografischen Position auch die Höhe ermitteln.
Wenn Sie sich fortbewegen, kann Ihr Empfänger auch Ihre Geschwindigkeit und Fahrtrichtung berechnen und Ihnen die voraussichtliche Ankunftszeit an einem bestimmten Ziel angeben.
Das GPS wird in der Wissenschaft eingesetzt, um Daten zu liefern, die in der Menge und Genauigkeit, die das GPS ermöglicht, noch nie verfügbar waren. Wissenschaftler nutzen das GPS, um die Bewegung der arktischen Eisschilde, die tektonischen Platten der Erde und vulkanische Aktivitäten zu messen.
Die mobile GPS-Technologie hat den heutigen Smartphones bequeme und hocheffiziente Mittel an die Hand gegeben, mit denen die Endnutzer Navigationsanweisungen über ein globales Positionsbestimmungsverfahren namens “Trilateration” erhalten. Der in einem Telefon eingebaute GPS-Empfänger kommuniziert auch mit einer Reihe von Satelliten, die Navigationsanweisungen für Autofahrer oder Fußgänger liefern. Technologisch fortschrittlichere Telefone können einzelne Straßen und Sehenswürdigkeiten auf Karten identifizieren und bieten eine kommentierte Tracking-Funktion.
Wie erhalten GPS-Empfänger Daten von den Satelliten?
Zunächst einmal berechnet der GPS-Empfänger seine Position anhand der Nachrichten, die er von den GPS-Satelliten erhält. Eine Nachricht enthält den genauen Zeitpunkt, zu dem die Daten vom Satelliten an die Erdoberfläche gesendet werden. Jeder Satellit sendet ständig Nachrichten mit genauen Informationen über die Satellitenbahn sowie mit nicht so genauen Informationen über die Bahn anderer Satelliten im System. Wenn das Satellitensignal empfangen wird, bestimmt der Empfänger die Entfernung zu jedem Satelliten und berechnet mit Hilfe von Geometrie- und Trigonometrie-Algorithmen die genaue Position auf oder nahe der Erdoberfläche. Anschließend wandelt er die Rohdaten in eine benutzerfreundliche Form um, z. B. in eine grafische oder alphanumerische Anzeige von Breiten- und Längengraden (Koordinaten).
Um die genaue 2D-Position zu bestimmen, benötigt der GPS-Empfänger das Signal von mindestens 3 Satelliten. Für die genaue Höhe über dem Meeresspiegel benötigt er das Signal von mindestens 4 Satelliten. Da die Gesamtzahl der GPS-Satelliten 32 beträgt, stehen dem GPS-Empfänger zu jedem Zeitpunkt mehr als 4 notwendige Satelliten zur Verfügung. Der Empfänger nutzt diese Redundanz, um die Position so genau wie möglich zu bestimmen und atmosphärische und reflektierende Einflüsse auf den GPS-Signalweg zu vermeiden.
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.
EINE KURZE GESCHICHTE DES GPS
EINE KURZE GESCHICHTE DES GPS
Haben Sie schon einmal eine Smartphone-App benutzt, um den Weg zu einem neuen Restaurant zu finden oder den Verkehr auf dem Weg zu vermeiden? Haben Sie schon einmal eine App benutzt, um einen Mitfahrdienst anzufordern? Wie wäre es, wenn Sie Ihre Kilometer bei einem schnellen Lauf aufzeichnen würden? Von so einfachen Dingen wie der Zeitanzeige auf Ihrem Telefon oder Computer bis hin zu so komplexen Dingen wie selbstfahrenden Autos werden diese modernen Notwendigkeiten und Luxusgüter von etwas angetrieben, das die meisten Menschen als selbstverständlich ansehen: dem Global Positioning System (GPS).
Die Technologien, aus denen das GPS besteht, haben sich so tief in den Alltag der Menschen integriert, dass man sich eine Welt ohne sie kaum noch vorstellen kann, aber es hat eigentlich relativ bescheidene Anfänge. Tatsächlich hat die Aerospace Corporation eine entscheidende Rolle bei der Weiterentwicklung des Konzepts und der Technologie gespielt und unterstützt diese wichtigen Systeme auch heute noch.
Hier finden Sie einen kurzen Überblick darüber, wie die weltraumgestützte Navigation zu einer so grundlegenden Technologie für unser tägliches Leben wurde.
Ein Kind des Weltraumrennens
Im Jahr 1957 startete Russland den Sputnik, den ersten Satelliten, der die Erde erfolgreich umkreiste. Während Sputnik die Erde umkreiste, sendete der Satellit ein Funksignal aus. Eine Gruppe von Wissenschaftlern des Applied Physics Laboratory (APL) der Johns Hopkins University beobachtete ein seltsames Phänomen: Die Frequenz der von Sputnik gesendeten Funksignale nahm zu, je näher der Satellit kam, und die Signalfrequenz nahm ab, je weiter er sich entfernte.
Diese Verschiebung ist in der Physik als Dopplereffekt bekannt. Durch die Ausnutzung des Dopplereffekts des Sputniks konnten die Wissenschaftler die Bewegung des Satelliten vom Boden aus mit Hilfe von Funksignalen verfolgen. Später erweiterten sie die Idee: Wenn der Standort eines Satelliten vom Boden aus über die Frequenzverschiebung seines Funksignals bestimmt werden konnte, dann konnte auch der Standort eines Empfängers am Boden anhand seiner Entfernung zum Satelliten ermittelt werden.
1958 nutzte die Advanced Research Projects Agency (ARPA) dieses Prinzip, um Transit zu entwickeln, das erste globale Satellitennavigationssystem der Welt. Der erste Satellit für Transit startete 1960, und das von der John Hopkins University APL entwickelte Konzept war in der Lage, militärischen und kommerziellen Nutzern, einschließlich der Raketen-U-Boote der Navy, Navigation zu bieten. Das Programm wurde Mitte der 1960er Jahre an die Marine übergeben, und 1968 war eine Konstellation von 36 Satelliten voll einsatzfähig. Die Transit-Technologie lieferte eine Genauigkeit von bis zu zehn Metern und wird für die “Verbesserung der Genauigkeit der Karten der Landgebiete der Erde um fast zwei Größenordnungen” verantwortlich gemacht, wodurch die Akzeptanz der Satellitennavigation erhöht wurde.
Transit war 28 Jahre lang in Betrieb, bis das Verteidigungsministerium es 1996 durch das heutige Global Positioning System (GPS) ersetzte.
GPS-Innovation vorantreiben
Dr. Ivan Getting, Gründungspräsident der Aerospace Corporation, hatte die Vision eines leistungsfähigeren und genaueren Systems, das er als “Leuchtturm am Himmel” betrachtete. Im Jahr 1963 begann Aerospace mit der Suche nach Möglichkeiten zur Erweiterung und Verbesserung eines Satellitennavigationssystems. Eine von Phillip Diamond geleitete Studie von Aerospace aus dem Jahr 1963 empfahl ein Konzept mit der Bezeichnung 621-B, und dank der Energie und Weitsicht von Getting gründete die Air Force ein neues Satellitennavigationsprogramm mit der Bezeichnung 621-B. Weitere Systemstudien der Luft- und Raumfahrtingenieure James Woodford und Hideyoshi Nakamura, die 1966 abgeschlossen wurden, empfahlen eine Architektur, bei der die Messungen von vier Satelliten den Bedarf an hochgenauen Uhren in den Empfängern überflüssig machen würden. Auf diese Weise ließen sich die hohen Kosten erheblich senken, was die Einführung der Technologie vorantrieb, da sie wirtschaftlich realisierbar wurde.
Die Architektur sah vor, dass jeder Satellit mit einer eigenen Uhr ausgestattet wird, die in regelmäßigen Abständen durch Signale von Bodenstationen aktualisiert wird und die Positionen der GPS-Satelliten mit hoher Präzision und Genauigkeit überwacht. Die Entscheidung, die Uhren vom Bodenempfänger auf den Satelliten zu verlagern, würde später massive Auswirkungen haben: Ohne die Notwendigkeit, eine Uhr am Boden zu haben, konnten die GPS-Geräte verkleinert werden, so dass sie schließlich in ein Handy passten.
Im weiteren Verlauf der 1960er Jahre wurde die Entwicklung von GPS durch technologische Fortschritte wie Festkörpermikroprozessoren, Computer und Techniken zur Nutzung der Bandbreite unterstützt. Die Entwicklung von Atomuhren am Naval Research Laboratory (NRL) Naval Center for Space Technology führte zu Fortschritten bei einem satellitengestützten Navigationssystem, das als Timation (Time Navigation) bekannt wurde. Die ersten beiden Timation-Satelliten, die 1967 und 1968 gestartet wurden, waren mit Kristalloszillator-Uhren ausgestattet. Ein dritter Satellit, der 1974 gestartet wurde, war der erste, der mit einer Atomuhr ausgestattet war, was die Genauigkeit erheblich verbesserte und eine dreidimensionale Standortabdeckung ermöglichte.
Den Weg nach vorn ebnen
Im November 1972 wurde Air Force Col. Bradford Parkinson mit der Leitung des Satellitennavigationsprogramms betraut. Parkinson leitete ein Team bei der Entwicklung eines Konzepts, das die besten Aspekte von TRANSIT, Timation und Projekt 621-B zusammenfasste. Dieser überarbeitete Systemvorschlag erhielt im Dezember 1973 die Genehmigung des Verteidigungsministeriums für ein passives 1-Weg-Entfernungsmesssystem mit 24 Satelliten, das Atomuhren auf mittleren Erdumlaufbahnen nutzte, um eine 12-Stunden-Periode zu liefern.
Die erste Umsetzung dieses Konzepts begann 1974, als die US-Luftwaffe mit der Entwicklung des ersten einer Reihe von Navstar-Satelliten, des Bodenkontrollsystems und verschiedener Arten von militärischer Benutzerausrüstung begann.
Im Februar 1978 startete der erste Navstar/GPS-Entwicklungssatellit Block I, und bis Ende 1978 wurden drei weitere Navstar-Satelliten gestartet. Zwischen 1977 und 1979 wurden mehr als 700 Tests durchgeführt, in denen die Ingenieure der Luft- und Raumfahrt die Genauigkeit des integrierten Raumfahrt-, Kontroll- und Nutzersystems bestätigten. Weitere GPS-Block-I-Demonstrationssatelliten wurden in den frühen 1980er Jahren gestartet.
Was ist GPS? Funktionsweise, Merkmale, Geschichte und Entwicklung
Was ist GPS? Funktionsweise, Merkmale, Geschichte und Entwicklung
Wahrscheinlich waren Sie schon einmal in dieser Situation. Sie denken, Sie wüssten genau, wohin Sie gehen, und schreiten zuversichtlich an einem unbekannten Ort voran. Doch nachdem Sie ein paar Mal um den Block gebogen sind, scheint Ihre Überzeugung ein wenig zu schwinden, und ein paar Minuten später wissen Sie, dass Sie sich hoffnungslos verlaufen haben. Seit der Einführung des Globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) im Jahr 1995 hat die Technologie Menschen aus ähnlichen Situationen gerettet.
Gegenwärtig verlassen sich immer mehr Menschen auf die GPS-Technologie, um sicher an ihr Ziel zu gelangen, abgesehen von anderen Zwecken, die durch den Einbau von GPS in mobile Geräte erleichtert werden.
GPS ist ein Netz von mehr als 30 Navigationssatelliten, die die Erde umkreisen. Ursprünglich von der US-Regierung für militärische Navigationszwecke entwickelt, wird dieses System heute von jedem genutzt, der ein GPS-Gerät besitzt.
Überall auf der Erde sind mindestens vier Satelliten zu jeder Zeit “sichtbar”. In regelmäßigen Abständen sendet jeder Satellit Angaben zu seiner aktuellen Zeit und Position. Diese Signale, die sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, werden von unserem GPS-Empfänger aufgefangen, der anhand der Empfangsdauer der Nachrichten berechnet, wie weit die einzelnen Satelliten entfernt sind.
GPS kann bei jedem Wetter, überall auf der Welt und 24 Stunden am Tag ohne Unterbrechung funktionieren. Es kann problemlos ohne Abonnement oder Einrichtungsgebühren funktionieren.
Geschichte von GPS
Das Unternehmen Raytheon entwickelte die Technologie für GPS, als die US-Luftwaffe den Bedarf an einem genauen Leitsystem erkannte. Im Jahr 1960 verließ Dr. Ivan Getting, ein Wissenschaftler, der bei Raytheon arbeitete, seine Stelle und begann mit der Entwicklung des Global Positioning System. Zusammen mit einer Gruppe von Wissenschaftlern und Raumfahrtingenieuren entwickelte er das Konzept des dreidimensionalen GPS.
und Raumfahrtingenieuren.
Im Jahr 1957 startete die damalige UdSSR ihren allerersten Satelliten “Sputnik” inmitten des Weltraumwettlaufs und des Kalten Krieges, der das Land erschütterte. US-Wissenschaftler begannen mit der Beobachtung von Sputnik und stellten fest, dass die Umlaufbahn des Satelliten anhand der Veränderungen seiner Funkfrequenz mit Hilfe des Dopplereffekts verfolgt werden kann. Der Doppler-Effekt wurde früher verwendet, um zu erklären, warum sich die Tonhöhe der Hupe eines Autos aufgrund der Änderung seiner Geschwindigkeit ändert.
1960 führte die US-Marine mit Hilfe der durch die Sputnik-Verfolgung gewonnenen Informationen und Kenntnisse TRANSIT ein, das erste Satellitennavigationssystem, das die Führung der U-Boot-Flotte der Marine mit ballistischen Raketen unterstützen sollte.
Später, im Jahr 1967, wurde von der US-Marine die Timation-Technik entwickelt. Dieses System nutzte eine hochgradig konsistente, synchronisierte Uhr im Satelliten, eine Technik, von der GPS abhängig ist. Die ersten Atomuhren wurden 1974 in die Umlaufbahn gebracht.
Die Entwicklung erfolgte schrittweise, und dem US-Militär wurde der Start der ersten vier GPS-Satelliten bis Ende 1978 angerechnet. Die GPS-Technologie war nur für das US-Militär zugänglich, bis 1983 die Notwendigkeit entstand, ihre Nutzung auf die Zivilbevölkerung auszudehnen, was auf die Auswirkungen einer Tragödie zurückzuführen war, die sich zu dieser Zeit ereignete. Ein koreanisches Zivilflugzeug mit 269 Passagieren drang irrtümlich in den sowjetischen Luftraum ein und wurde abgeschossen, wobei alle Passagiere an Bord ums Leben kamen. Ein wirklich tragischer Vorfall!
Als Reaktion auf diesen bedauerlichen Vorfall erließ Präsident Ronald Reagan eine Richtlinie, die der ganzen Welt freien Zugang zur GPS-Technologie verschaffte.
Der erste moderne Satellit wurde am 14. Februar 1989 gestartet, und das globale Ortungssystem wurde am 17. Juli 1995 fertiggestellt.
Merkmale dieses Systems
Es besteht aus einer Konstellation von vierundzwanzig 2.000-Pfund-Satelliten, die sich alle 12 Stunden in einer Höhe von 12.000 Meilen über der Erde um die Erde bewegen.
Die Satelliten übermitteln ihren Standort und die genaue Zeit, zu der das Signal zur Erde gesendet wurde, über Funksignale und indem sie diese Informationen aus vier oder mehr Satellitensignalen zusammenfassen,
GPS-Empfänger können ihre eigene Geschwindigkeit, ihren Standort und ihre Höhe mit großer Perfektion bestimmen – in der Regel bis auf wenige Meter oder sogar weniger.
Die Entwicklung von GPS
Heute verändert die GPS-Technologie die Art und Weise, wie wir leben und kommunizieren, und ihre erfolgreichen Anwendungen beeinflussen unser aller Leben auf ganz besondere Weise. Die Entwicklung dieser Technologie ist ein allmählicher Prozess, der viele verschiedene Bereiche menschlicher Aktivitäten verändert. Sehen wir uns nun an, wie sie sich schrittweise entwickelt hat.
1972: GPS wurde zunächst von der US Air Force eingesetzt und durch Navstar erweitert.
1983: Es wurde von der US-Regierung für den öffentlichen Gebrauch und Verbrauch zugelassen.
1994: Zu diesem Zeitpunkt nutzte das US-Militär die GPS-Technologie in großem Umfang.
1996: Fußgänger begannen, GPS für die Navigation zu nutzen.
2000: Die zivile Nachfrage nach der GPS-Technologie stieg, als das US-Militär seine Praxis der absichtlichen Unschärfe der Signale aus Sicherheitsgründen einstellte
2006: Soziale Netzwerke begannen, diese Technologie durch Einchecken, Angabe von Restaurantstandorten usw. zu integrieren.
2014: GPS wird zum Standard in allen Mobiltelefonen und neuen Autos, wobei die Mehrheit der Smartphone-Nutzer verschiedene Arten von GPS-Technologie verwendet.
Heute verwenden 4 von 6 Smartphone-Nutzern eine Art von GPS-Technologie.
Geschichte der GPS-Satelliten und der kommerziellen GPS-Ortung
Geschichte der GPS-Satelliten und der kommerziellen GPS-Ortung
Navigation, Flottenverfolgung, Luftfahrt und Notfallmaßnahmen – GPS unterstützt all diese Funktionen. Das Global Positioning System (GPS) ist ein Ortungs-, Navigations- und Zeitgebungsdienst, der auf einer Satellitenkonstellation basiert, die sich im Besitz der USA befindet und weltweit von Kontrollstationen verwaltet wird.
Bei seiner Einführung war das GPS nur dem Militär vorbehalten, heute ist es für jedermann zugänglich, und das schon seit einiger Zeit. Aufgrund seiner weiten Verbreitung ist die GPS-Technologie heute ein fester Bestandteil unseres täglichen Lebens. Ob im Auto zur Verkehrslenkung oder auf dem Smartphone für genauere und individuellere Suchergebnisse im Internet – GPS ist eine Technologie, an die wir uns so sehr gewöhnt haben, dass wir sie oft als selbstverständlich ansehen.
Insgesamt gibt es in der GPS-Konstellation mindestens 24 einsatzbereite Satelliten und 3-5 zusätzliche Satelliten in Reserve, die bei Bedarf aktiviert werden können. Laut GPS.gov gibt es ab Mai 2020 29 betriebsbereite Satelliten. Die Satelliten umkreisen die Erde zweimal täglich in einer Höhe von 20.200 km (12.550 Meilen). Die US-Luftwaffe überwacht und verwaltet das System und hat sich verpflichtet, zu 95 % der Zeit mindestens 24 Satelliten zur Verfügung zu haben.
Geschichte des Global Positioning System (GPS)
Die Ursprünge des GPS gehen auf den Kalten Krieg zurück, als die Sowjetunion den Satelliten Sputnik I startete und damit den Wettlauf ins All einläutete. Was als Methode zur Erforschung der Erde aus dem Weltraum begann, entwickelte sich schnell zu einer universellen Technologie, die von fast allen Ländern der Welt genutzt wird.
Einer der wichtigsten Meilensteine war die Beendigung der selektiven Verfügbarkeit (Selective Availability, SA) im Jahr 2000, die der Zivilbevölkerung den Zugang zu präziseren GPS-Messungen ermöglichte und die Tür zu neuen technologischen Fortschritten öffnete.
Der Aufstieg der kommerziellen GPS-Ortung
Erst in den späten 1980er Jahren wurde die kommerzielle GPS-Technologie zur Realität. Der erste tragbare GPS-Empfänger, der für Verbraucher entwickelt wurde, stammte vom Unternehmen für elektronische Navigation Magellan. Das erste Gerät, der NAV 1000, wog 1,5 Pfund, hatte einen stolzen Preis von 3.000 Dollar und konnte nur ein paar Stunden am Stück mit Batteriebetrieb laufen. Damals bedeuteten die hohen Kosten der Satellitennavigation, dass sich außer dem Militär nur Fracht-, Liefer- und ausgewählte andere Unternehmen den Einsatz von Systemen leisten konnten.
Als sich die GPS-Genauigkeit verbesserte, begannen viele verschiedene Branchen, die Vorteile der verfügbaren GPS-Technologie zu nutzen. Heutzutage ist die tragbare GPS-Ortung viel erschwinglicher. Die heutigen GPS-Tracker sind leicht, passen oft in die Handfläche (man denke nur an Handys) und verfügen im Vergleich zu den ursprünglichen Geräten über eine viel breitere Palette von Funktionen.
So ist GPS beispielsweise für das Fuhrparkmanagement unverzichtbar, insbesondere für die Verfolgung des Fahrzeugstandorts und des Fahrverhaltens mit Hilfe der Telematik, sowie für die Routenplanung und Disposition.
GPS heute und morgen
Da die Möglichkeiten der Technologie immer weiter ausgebaut werden, kann man sich nur vorstellen, wie die GPS-Technologie in Zukunft aussehen wird. Physische Karten zu benutzen oder Fremde nach dem Weg zu fragen, gehört der Vergangenheit an.
Neue Navigationssysteme werden Unternehmen und Behörden auf der ganzen Welt unterstützen. Heute umfasst das Globale Navigationssatellitensystem (GNSS) GPS, das russische GLONASS, das Galileo der Europäischen Union und das chinesische Beidou-Navigations-Satellitensystem, wobei weitere Länder an eigenen GPS-Navigationslösungen arbeiten.
Die US-Regierung arbeitet bereits an der Einführung einer neuen Ära von GPS-Satelliten, den GPS-III-Modellen, deren dritter Satellit im Jahr 2020 starten soll. Das neue GPS-III-Satellitensystem soll bis 2023 voll einsatzfähig sein.