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.
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.