Wie funktioniert die GPS-Technologie?

Wie funktioniert die GPS-Technologie?

Satelliten stecken hinter diesem modernen Wunderwerk

Das Global Positioning System (GPS) wird durch eine Gruppe von Satelliten in der Erdumlaufbahn ermöglicht. Die Satellitenkonstellation sendet präzise Signale aus, die es den GPS-Empfängern am Boden ermöglichen, Standortinformationen zu berechnen und den Benutzern anzuzeigen. Eigentümer des GPS sind die Vereinigten Staaten.

Durch die Erfassung der Satellitensignale sind GPS-Empfänger in der Lage, nach dem mathematischen Prinzip der Trilateration geografische Standorte genau zu bestimmen. Mit zusätzlicher Rechenleistung und Speicherplatz wie Straßenkarten, Points of Interest und topografischen Informationen können GPS-Empfänger Standort-, Geschwindigkeits- und Zeitinformationen in ein nützliches Anzeigeformat umwandeln.

Die Erfindung und Entwicklung von GPS

GPS wurde ursprünglich vom Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten (DoD) als militärische Anwendung entwickelt. Das System ist seit Anfang der 1980er Jahre aktiv, wurde aber erst Ende der 1990er Jahre für Zivilisten verfügbar. Seitdem hat sich GPS zu einem milliardenschweren Wirtschaftszweig entwickelt, der eine breite Palette von Produkten, Dienstleistungen und internetbasierten Hilfsmitteln anbietet. Wie die meisten Technologien wird auch dieses System ständig weiterentwickelt. Obwohl es ein echtes modernes Wunderwerk ist, sind sich die Ingenieure seiner Grenzen bewusst und arbeiten kontinuierlich daran, sie zu überwinden.

Eine internationale Anstrengung

Das von den USA betriebene GPS ist das weltweit am meisten genutzte weltraumgestützte Satellitennavigationssystem. Die russische Satellitenkonstellation GLONASS bietet ebenfalls einen globalen Satellitennavigationsdienst. Einige GPS-Geräte für Endverbraucher nutzen beide Systeme, um die Genauigkeit zu verbessern und die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass genügend Standortdaten erfasst werden.

Interessante Fakten über GPS

Die Funktionsweise von GPS ist für viele Menschen, die es täglich benutzen, ein Rätsel. Diese Punkte werden Sie vielleicht überraschen:

– Das militärische GPS verwendet zwei Frequenzen, während das zivile nur eine verwendet. Dies erhöht die Genauigkeit. GPS-Geräte mit zwei Frequenzen sind auch für Zivilisten erhältlich, aber ihre Kosten und Größe machen sie unpraktisch.

– Die US-Regierung führt derzeit ein milliardenschweres Verbesserungs- und Modernisierungsprogramm durch.

– Die US-Steuerzahler finanzieren die weltweiten GPS-Dienste, hauptsächlich über das Verteidigungsministerium. Der Haushalt 2017 belief sich auf etwa 900 Millionen Dollar.

– Ein gemeinsames amerikanisches ziviles und militärisches Gremium, das National Executive Committee for Space-Based Positioning, Navigation, and Timing, überwacht das GPS. Es wird von der US-Luftwaffe gewartet und betrieben.

– Im Jahr 2017 umkreisen 24 GPS-Satelliten die Erde.

– GPS ist unverzichtbar für Geräte, Annehmlichkeiten und Dienstleistungen, die wir tagtäglich als selbstverständlich ansehen, z. B. Mobiltelefone, Uhren, Computer, Wettervorhersagen, Energieversorgung, Navigation und Notfall-/Katastrophenschutz.

– Viele Branchen sind auf die Genauigkeit von GPS angewiesen, darunter das Bankwesen, das Baugewerbe, die Luftfahrt, die Schifffahrt und die Landwirtschaft.

– GPS ist für die nationale Sicherheit von entscheidender Bedeutung. Alle neuen militärischen Geräte sind mit GPS ausgestattet.

– GPS versorgt die Luft-, See- und Straßentransportsysteme der Welt mit Informationen.

Funktionen

– Funktioniert bei allen Wetterbedingungen, rund um die Uhr und rund um den Globus genau.

– Keine Abonnementgebühr für die Nutzung von GPS-Signalen.

– Im Allgemeinen bis auf 15 Meter genau. Neuere Modelle mit WAAS-Signalen (Wide Area Augmentation System) sind bis auf drei Meter genau.

Beschränkungen

– Kann durch dichte Wälder, Schluchten, Wolkenkratzer, Brücken oder Mauern blockiert werden, was eine genaue GPS-Navigation erschwert.

– Funktioniert nicht gut in Gebäuden oder unterirdischen Räumen.

– Satellitenwartung, Funkstörungen und Sonnenstürme können Lücken in der Abdeckung verursachen.