Globales Positionierungssystem

Das Global Positioning System ( GPS ; deutsch Globales Positionsbestimmungssystem ), offizielle NAVSTAR GPS , ist ein Global Navigation Satellite System zur Positionsbestimmung . Es wurde seit den 1970er-Jahren vom US – Verteidigungsministerium und ab ETWA 1985 das alte Satellitennavigationssystem verloren Entwickelt NNSS ( Transit ) , in dem US – Marine – AB, ebenso sterben Vela Satelliten zur Ortung von Kernwaffenexplosionen. GPS ist seit Mitte der 1990er-Jahre Böschung und funktionsfähig ermöglicht seit der Abschaltung wo Künstliche Signalverschlechterung ( Selective Availability ) am 2. Mai 2000 Auch Zivile Nutzern Eine genauigkeit von oft besser als 10 metern. Die Genauigkeit liest verschiedene differentielle Methoden ( Differential-GPS / DGPS ) in der Umgebung eines Referenzempfängers bei Werten im Zentimeterbereich von Besser Steigern. Mit den satellitengestützten Verbesserungssystemen ( SBAS ), sterben Proofing Daten über geostationäre im Polargebieten nicht zu Empfänger Satelliten Verb ritt und ebenfalls zur Klasse , in der DGPS – System Ohr, Wird kontinentweit Genauigkeiten von Einem Meter erreicht. GPS hat sich als das weltweit wichtigste Ortungsverfahrenetabliert und wird in Navigationssystemen weitverbreitet genutzt.

Die offizielle Bezeichnung ist “ Nav igational S atellite T Iming eine nd R anging – G lobale P ositionierung S ystem“ (NAVSTAR GPS). NAVSTAR Wird manchmal Auch als Abkürzung für “ Nav igation S ystem Mit T Iming ein nd R anging“ genutzt. GPS wurde am 17. Juli 1995 offiziell in Betrieb genommen.

Die Abkürzung GPS ist so sehr etabliert, dass sie umssprachlich, zum Teil sogar fachsprachlich, wie generelle Bezeichnung oder Pars pro toto für alle Satellitennavigationssysteme benutzt wird.

Einsatzgebiete

GPS – Krieg ursprünglich zur Positionsbestimmung und Navigation im Bereich Militärischen (in Waffensystemen , Kriegsschiffen , Flugzeug usw.) Vorgesehen. Ein vorteil ist dabei that GPS Geräte nur Signal Empfang und nicht senden. Dies kann geschehen, ohne dass Dritte Informationen über den eigenen Standort erhalten. Heute wurde es Auch im Bereich Zivilen genutzt: in der Seefahrt , Luftfahrt , Durch Navigationssysteme im Auto , zur Positionsbestimmung und -verfolgung im Rettungs- und Feuerwehrdienst Eulen im ÖPNV , zur Orientierung imOutdoor-Bereich usw. DGPS Elle Verfahren Hat in Deutschland nach DM Aufbau des Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung (SAPO) besondere bedeutung in der Geodäsie als ich DAMIT Vermessung land in cm genauigkeit durchführen lassen. In der Landwirtschaft wird es beim Precision Farming, der Positionsbestimmung der Maschinen auf dem Acker rekrutiert. Wird GPS im Leistungssport verwundet. Speziell für den Einsatz in Mobiltelefonen wurde das Assisted Global Positioning System (A-GPS) entwickelt.

Aufbau und Funktionsweise wo Ortungsfunktion

GPS basiert auf dem Satelliten , wodurch die Funksignale sich ständig in der aktuellen Position befinden und nicht verfügbar sind. Aus den Signallaufzeiten can Speziellen Empfänger (GNSS)Ihre eigene Position und geschwindigkeit berechnen. Theoretisch ist das Signal der Drei Satelliten ein gutes Beispiel dafür, was in den Abschalt- Geschäften passiert . In der Praxis, GPS-Empfänger keine ausreichende Uhrzeit, über Laufzeiten korrekt zu messen. Wird das Signal eines vierten Satelliten benötigt, Zur Mindestanzahl der Anlagen siehe Artikel GPS-Technik .

Mein GPS-Signal ist nicht nur durch die Position, sondern auch durch die Exzellenz des Empfängers lesbar. Dies sind für die Messung des Dopplereffekts oder die numerische Differenzierungdes Ortes nach der Zeit üblich. Die Bewegungsrichtung des Empfängers kann auch ermittelt werden als künstlicher Kompass oder zur Ausrichtung von Elektronischen Karten dienen. Die Kompass-Funktion ist bekanntlich ebenfalls als Dopplereffekt bezeichnet. Gern geschehen, wir heißen Sie herzlich willkommen. Setzt sich der Empfänger in Bewegung, steht eine Kompassmessung zur Verfügung. Neuere Navigationssysteme spoiler hauptsächlich Magnetometer zur Kompassmessung.

DAMIT ein GPS-Empfänger immer zu widmen der minde Freund Satelliten Kontakt Hass, Werden insgesamt der minde Freund 24 Satelliten eingesetzt, sterben die Erde jeden SterntagZweimal in Einer Mittleren Bahnhöhe von 20.200 km Umkreis. Jeweils mindests vier Satelliten bewegen sich auf den Wellen der Bahnebenen, die 55 ° sind, in denen die Äqatorbene (geneigt) geneigt sind. Als der Erde gleichzeitig in einem Sterntag schnell die Drehung um die eigene Achse vollführt, war der Satellit nur einer der häufigsten (Genua: alle 23 mal 55 Minuten und 56,6 Sekunden).

Ein Satellitenhut, einer davon ist Lebensdauer von 7,5 Jahren, mit Satelliten, die länger halten. Über Ausfälle wurden zu verraten, wurden daher zu 31 Satelliten in den Orbit gebracht, Das Austauschen eines Satelliten dauert derzeit 60 Tage; aus Kostengründen wird versucht, diesen Zeitraum auf zehn Tage zu senken, um Satellitenanzahl auf 25 reduzieren zu können. [1]

Spezielle Termine

Das Datensignal mit Ihren Daten Rate von 50 Bit / s und Einer Frameperiode von 30 Sekunden wird parallel mittels Spread-Spectrum-Verfahren auf zwei Frequenzen ausgesendet:

  • Auf die L1 Frequenz (1575,42 MHz) Wird in dem C / A – Code ( „Coarse / Acquisition“) für stirbt Zivile NUTZUNG, und trennbar-überlagert dazu die nicht öffentliche Bekannt P / Y – Code ( „Precision / verschlüsselte“ ) für das militärische Nutzung eingesetzt. Das übertragene Datum Signal ist bei Beiden Codefolgen Identisch und sterben Stellen 1500 Bit lange Navigationsnachricht dar. Sie Enthält alle Wicht Informationen zum Satelliten, Datum, Identifikationsnummer, Korrekturlesen, Bahnen, Auch es aber Zustand, und benötigen zur Übertragung Nach Einer Halben Minute. GPS-Empfänger speichern diese Daten normalerweise zwischen. Zur Initialisierung wo Geräte Werden sogenannte sterben Almanach-Daten übertragen, stirbt die Groben Bahndaten sehr Satelliten enthalten und zur Übertragung über zwölf Minuten.
  • Die Frequenz Frequenz L2-Frequenz (1227,60 MHz) basiert auf dem P / Y-Code. Wahlweise findet sich bei der schwedischen Frequenz der C / A-Code. Durch die Übertragung auf zwei Frequenzen können ionosphärischeEffekte, die zur Erhöhung der Laufzeit führen, herausgefunden werden. Im Rahmen der GPS-Modernisierung wird seit 2005 (Satelliten der Typen IIR-M und IIF) zusätzlich ein neuer ziviler C-Code (L2C) mit optimierter Datenstruktur übertragen.
  • Momentan ist der dritte L5-Frequenz (1176,45 MHz) im Aufbau. Sie soll die Robustheit des Empfangs weiter verbessern und ist für alle Luftfahrt- und Rettungsdienst-Anwendungen vorgesehen. Seit 2010 Werden sterben L5-fähigen IIF Satelliten eingesetzt, seit sie am 28. April 2014 Enthalten sterben L5 – Signal nutzbare Navigations Daten und seit sie 31 Dezember 2014 Werden this täglich aktualisiert. L5 verdarb die Scheibe der modernisierten Datenstruktur wer das L2C-Signal. [2] [3]

Jeder Satellit hat einen Empfänger für eine Datenverbindung im S-Band (1783,74 MHz zum Empfangen, 2227,5 MHz zum Senden).

C / A-Code

Der für sterben Modulation des Datensignals im Bereich Zivile eingesetzte C / A-Code is a pseudozufällige Codefolge mit Einer Länge von 1023 Bits. Die Senden Bits Wacholder Codefolge Wird bei „Spread Spectrum“ -Modulationen als sogenannten „Chips“ bezeichnet und Trager keiner Nutzdateninformation, Sondern nur zur Demodulation Dienen Profilierung mittels Korrelation mit der Codefolge selbst. This 1023 Chips lang Folge hat Eine Periodenlänge von 1 ms, und sterben Chips Rate beträgt 1,023 Mcps. Die Beide Code Generator for the Gold – Folge Bestehen aus Jeweils 10 Bit Schlauch Schieberegister und Sind Vergleichbar mit linearen rückgekoppelten Schieberegistern, Sie Wenngleich für sie nicht einzeln sterben Maximale Folge Ergeben. Der Beim C / A Code Eingesetzten Generator Polynom 1 und 2 Lauten:

{\ displaystyle G_ {1} = 1 + x ^ {3} + x ^ {10}}
{\ displaystyle G_ {2} = 1 + x ^ {2} + x ^ {3} + x ^ {6} + x ^ {8} + x ^ {9} + x ^ {10}}

Das Gold – Endgültige folgt (C / A Codefolge) Wird Durch Eine Codephasenverschiebung Zwischen dem Beide Generator erreicht. Die Phasenverschiebung Wird bei Jedem GPS Satelliten Unterschiedlich gewählt, so that dabei entstehenden Sendefolgen (Chips Signalfolgen) stirbt orthogonal Zueinander Stehen – DAMIT ist ein Unabhängiger Empfang Status der einzelnen Satellitensignale Möglich, obwohl alle GPS-Satelliten auf der Gleichen Nominalfrequenzen L 1 und L 2 senden (sogenanntes Codemultiplex , CDMA-Verfahren).

Im Gegensatz zu der pseudozufälligen Rauschfolgen aus linear rückgekoppelten Schieberegistern ( LFSR ) Haben stirbt Zwar ebenfalls pseudozufälligen Rauschfolgen aus Gold – Code – Generator wesentlich besseren Eigenschaften der Kreuzkorrelation, WENN zugrundeliegenden Generator stirbt Polynom entsprechend Ausgewählt Werden. Dies bedeutet, dass durch die Codephasesverschiebung bedingt, unterschiedliche Gold-Folgen mit gleichem Generatorpolynomen zueinander schnell orthogonalIm Coderaum stehen und sich damit kaum gegenseit beeinflussen. Die beim C / A – Code-LFSR eingesetzten Generatorpolynom G1 und G2 erlaub maximal 1023 Codephasenverschiebungen, Wovon ungefähr 25% Zueinander Ein in der GPS – anwendung hinreichend kleine Kreuzkorrelation für die CDMA – Empfang aufweist. DAMIT can next to die maximal 32 GPS – Satelliten und Derens Navigationssignale weitere rund 200 Satelliten addition Daten auf die Gleiche Sendefrequenz zu der GPS – Empfängern übertragen – of this Umstand Wird beispielsweise im Rahmen von EGNOS zur Übermittlung von atmosphärisch Proofing Daten, Wetterdaten und Daten für stirbt Zivile Luftfahrt Ausgenutzt.

Da sterben Datum Rate der DAMIT übertragenen Nutzdaten 50 bit / s beträgt und ein Nutzdatenbit genau 20 ms lang ist, Wird ein einzeln Nutzdatenbit immer Durch EXAKT 20-malige Wiederholung Wacholder Gold-Folge übertragen.

Wo zuschaltbare Künstliche Fehler Selective Availability , wo seit sie Jahr 2000 nicht mehr eingesetzt Wird, bei Werden derjenigediejenigedasjenige C / A – Code Characterized erreicht that sterben zeitliche Ausrichtung (Taktsignal) , die Chips Einer geringe zeitliche Schwankung ( Jitter ) unterworfen Werden. Die regionalen Storungs von GPS signalen Wurden Durch die US-Militär Durch GPS – Störsender erreicht und macht DAMIT GPS nicht in Jeden Fall zu Einem verlässlich Orientierungsmittel wenn nicht verlässlich feststellbar ist, ob und wie weit die GPS – Signale von der tatsächlichen UTM / MGRS- -Koordinaten abweichen.

P (Y) -Code

Es die Schieber und meist militärisch Verwendete P-Code used als Code Generator sogenannte JPL-Folgen . Ist unterteilt sich in den Öffentlichen dokumentierten P-Code [4] und die zur Verschlüsselung auf der Funkschnittstelle eingesetzten und Geheim Y-Code Welcher bedarfsmäßig zu- BZW. abgeschaltet werden konnte. Diese Kombination ist so wichtig wie P / Y-Code. Die Verschlüsselung with the Y-Code soll EINE Möglichst manipulationssicheren Betrieb (engl. Anti – Spoofing oder AS-Modus ) ermöglichen. Seit dem 31. Januar 1994 ist AS-Modus permanent aktiv, bis auf den wichtigsten bekannten P-Code direkt übertragen.

Dort wird P-Code aus vier linearen Schieberregistern ( LFSR ) der Länge 10. Zwei davon stellten den sogenannten X1-Code dar, der andere beiden den X2-Code. Wo X1 – Code Wird mit DM X2 – Code so über XOR -Verknüpfungen Kombiniert that insgesamt 37 verschiedene Phasenverschiebungen 27 verschiedene Wochensegmente des P-Codes Ergeben. Langfristig wird der Code of Conduct ein C / A-Code sein. So ist der X1 Codegenerator eine Länge 15 345 000 Chipsund X2 eine Codefolge, die genau um 37 Chips lengere ist. Die Dauer, bis der P-Code wiederholt wird, ergibt sich zu 266 Tagen (38 Wochen). Dort wird P / Y-Code mit einer Chiprate von 10,23 Mcpsänder, das entspricht der zehnfachen Chiprate des C / A-Codes. Es gibt ein Breeder-Frequenzspektrum, das als der C / A-Code verwendet wird.

Zur Unter Scheidung Status der einzelnen GPS – Satelliten im P / Y – Code Wird sterben sehr lange Codefolge von etwa 38 Wochen Dauer in einzelnen Wochensegmente aufgeteilt. Jeder GPS – Satellit hat EINEN genau Eine Woche lang dauernden Codeabschnitt zugewiesen, und am Anfang Jeder Woche (Sonntag 00.00 Uhr) Werden alle P-Code – Generator wieder auf den Startwert zurückgesetzt. Damit wiederholt sich der GPS-Satellit der P / Y-Code einmal pro Woche. Die Bodenstationen Benot five Wochensegmente Dezember in Summe 38 Wochen Schlauch P-Codes für Steueraufgaben, 32 Wochensegmente Sind für Unter Scheidung sterben , wo GPS – Satelliten Vorgesehen einzelnen.

Wo der C / A – Code Gradienten dabei zur Umschaltung – sogenannte Übergabe – auf dem P / Y – Code. Da die p-Codefolge pro GPS – Satelliten Eine Woche umfasst, wäre das direkt Synchronisieren Einfacher Empfänger Auf die P-Codefolge ohne kenntnis , wo genau GPS Uhrzeit praktisch Unmöglich. Einfache GPS Empfänger sterben die P / Y – Code Verwenden, synchronisieren sich haben keinen Einfluss auf auf die C / A – Code, den Gewinner aus übertragenen Daten sterben Notwendig Umschaltinformationen Wie Uhrzeit, Wochentag und andere Informationen, Grooming DAMIT Ihre P-Code – Generator und ein entsprechend Schalter Dann auf den Empfang des P / Y – Code um.

Moderne militärische GPS – Empfänger Werden heute mit Einer sehr viel Größere Anzahl von Korrelator equipped, ähnlich Wie der im Bereich Zivil eingesetzte SiRFStar III Chipsatz , Wodurch es Möglich ist, die P / Y – Code direkt auszuwerten. Diese Empfänger wurden zu den Herstellern als „Direct-Y-Code“ -Empfänger bezeichnet. This Empfängergeneration macht es Möglich, die C / A-Code zu stören, um stirbt nutzung von Zivilen GPS Empfängern Durch gegnerische Kraft beispielsweise zum vermessen von Feuerstellungenzu hindindern. Wenn die Bandbreite der militärischen Signale ca. 20 MHz ist, können die 1-2 MHz zurückgeworfen werden, die gerettet wurden, wurden zerstört. Das Prinzip der Heilig-Konflikte, der künstlichen Verschlechterung abzuschalten.

Die Parameter für die Y-Verschlüsselung des P-Codes sind nicht öffentlich bekannt. Sterben Parameter der Navigation Daten (Nutzdaten, Rahmenaufbau, Bitrate), sterben Profilierung mittels P / Y – Code übertragen Werden, Sind allerdings EXAKT Identisch mit den Daten, sterben Profilierung mittels der Öffentlichen Bekannt C / A Codefolge übertragen Werden. Der Wesentliche Unterschieden Besteht Darin, Dass der Takt , die P / Y Codefolge im Satelliten Grundsätzlich keinem Künstliche Taktfehler Wird unterworfen und der P-Code 10 Fache zum C / A – Code – Taktrate aufweist sterben. Damit können P / Y-Empfänger für die Positionsstimmung bestimmt werden.

Dies ist die strenge Kontrolle der P-Code-Daten und Länder der NATO. Derby Anwender wer ist. B. Die Luftwaffe der Schweiz ist verantwortlich für die wöchentlich von der NSA gewickelten aktuellen P-Code und Spiel auf die Navigationshardware in ihren Kampfflugzeugen ein. Ohne dieses Update wird die Zielgenauigkeit der Bordwaffen drastisch reduziert. [5]

Ausbreitungseigenschaften des Signals

Im verdorbenen Frequenzbereich ist diese elektromagnetische Strab lunge für das sichtbare Licht sichtbar, was durch eine weit verbreitete Bewegung des Niederschlag kaum beeinflusst wird. Dennoch ist wegen der Gering Sendeleistung wo GPS-Satelliten der Besten Amt für Empfang direkten Signal Eine der Sichtverbindung zum Satelliten erforderlich Sie . Im Verlauf eines GPS ist das GPS nicht möglich. Neue Empfängertechnik erleichtert unter Anwendungen in Gebäuden. Zwischen Hohen Gebäude kann es durch mehrfache reflektierte Signale ( Mehrwege-Effekt) zu Ungenauigkeiten kommen. Erhöhen sich z. T. große Ungenauigkeiten bei Ungünstige Satellitenkonstellationen, zum beispiel, ideal für nur drei nahe beieinander Stehen Satelliten Aus einer RICHTUNG zur Positionsberechnung zur verfügung Stehen. Für eine genaue Positionermittlung sind mehrere Satellitignale aus unterschiedlichen Himmelsrichtungen empfangbar.

Zur zentralen Steuerung des GPS dient der 50. Space Wing des Air Force Space Command (AFSPC) der US Air Force auf der Schriever AFB , Colorado .

Die technische Einbindung wird durch GPS-Technik .

Zeit

Jeder GPS-Satellit ist mit einer oder mehreren Atomzeituhren bestückt. Die Macht der Atomzeit basiert auf der Position von Satelliten in Genua. Dies wird durch ein weltweit einheitliches Zeitsystem zur Verfügung gestellt. Das ist der GPS-Empfänger empfangene Zeit , eine Atomzeitskala ohne Schaltsekunde . Das GPS befindet sich im Koordinator Weltzeit (UTC)Seit 1980 um 18 Sekunden Voraus (Stand Januar 2017). Diese Satellitennachricht enthält die aktuelle Differenz zwischen GPS-Zeit und UTC. Damit kann der Empfänger UTC berechnet werden. Wenn GPS-System eine Abweichung von UTC von maximal einer Mikrosekunde.

Nukleares Detektionssystem

Das GPS Satelliten-Syndrom des US-Programmes für nukleare Detektionssysteme (NDS), das integrierte nukleare Detektionssystem (IONDS), ist auch als DSP ( Defense Support Program ) bekannt. Sie haben optische und Röntgensensoren und ebenso Detektoren für EMP . Damit wird eine Interkontinentalrakete mit einer Ortsauflösung von 100 m registriert. [6] Dein GPS hat dabei das Vela- System enthalten.

Geschichte

Die Idee der Satelliten-Keller Ortungssystem GPS ist schon ca. 70 Jahre alt und hat eine „wahnsinnige“ Vorgeschichte. [7] Im Jahr 1939 meldete der Berliner Ingenieur Karl Hans Janke ein Patent für einen „Standortanzeiger, insbesondere für Luftfahrzeuge“ an. Das Patent war am 11. November 1943, und sie hießen GPS damals schon sehr ähnlich. Warfare das Zeit oder cousin reif für die Erfindung. Wegen zunehmender „Chronisch paranoide Schizophrenie“ wurde der Wissenschaftler Janke wo Auch viele andere Erfindungen hervorgebracht Hüte 1949 wegen „wahnhaften Erfinder“ in Eine Nerve Heil Anstalt eingewiesen, wo ist Bis zu Seinem Tod 1988 verblieb. [8]

NEBEN bodengestützten Funknavigationssystemen Wie sie während des Zweiten Weltkriegs Entwickelt Decca – Navigationssystem , Welches später vor Allem der Seeschifffahrtsnavigation diente und prinzipbedingt nur lokal verfügbar Krieg Wurde ab 1958 von der US-Marine – das erste Satellitennavigationssystem Transit Entwickelt. Zunächst unter der Bezeichnung Navy Navigation Satellite System (NNSS) Wird ES ab 1964 militärisch zur Zielführung Ballistischer Raketen auf U-Boot und FlugzeugträgerDie US Navy und die Niederlande wurden 1967 entführt und waren am 31. Dezember 1996 dort. Seine Rundfunkfrequenzen waren 150 und 400 MHz und wurden von Genauigkeit zwischen 500 und 15 m angestrebt, Bradford W. Parkinson gilt als Miterfinder des militärischen Re-Launching Global Positioning Systems. Gemeinsam mit dem US-Amerikaner Roger L. Easton und Ivan A. Getting , die für die zivile Nutzung von GPS zuständig sind, nennt sich GPS.

Sein GPS-Programm Wurde mit der Gründung des JPO ( Joint Program Office ) begann 1973 in Jahren. [9] Der erste GPS – Satellit Wurde 1978 [10] vom Vandenberg-Start – Platz SLC-3E mit Einer Atlas F Rakete in Einer Umlaufbahn in 20.200 km Höhe und 63 ° Bahnneigung geschossen. 1985 wurde die Satellite Satellite Generation mit Atlas E Rakete von der Vandenberg-Startrampe SLC-3W gestartet. [11] Meine Simulation der GPS II-Serie (1989) ging nach Cape Canaveral und startete von der Startrampe LC-17 mit Delta-6925-Raketen . Die Serie GPS IIA bis GPS IIR-MDelta-7925-Raketen . Die Inclination Wurde startet in Cape Canaveral unter Beibehaltung der Bahnhöhe auf 55 ° verringert. [12] Im Dezember 1993 wurde die anfängliche operative Betriebsfähigkeit angekündigt. Es gab 24 Satelliten im Einsatz. Die volle Funktionsbereitschaft (Full Operational Capability) Werden im April 1995 erreicht und am 17. Juli 1995 bekanntgegeben. Die GPS IIF – Serie, Derens erst Satellite GPS IIF Januar 2010 startet, Besitzt Keine angebrachten Stoff-Apogäumsmotor mehr, Sondern Wurde von Empfehlung : Ihr Delta IV- oder Atlas V -Trägerraketen direkt im GPS Orbit Ausgesetzt leiht Auf eine Transferbahn, Wie es bis zu GPS IIR-M-Serie Übliches Krieg. [13]

Um nicht-autorisierte Benutzer – potenziell militärischen Gegner – von Einem genau Positionsbestimmung auszuschließen, Wird sterben genauigkeit für Benutzer, sterben Keinen Schlüssel hat, Künstliche verschlechtert (selektive Verfügbarkeit = SA, MIT Einem Fehler von Grösser 100 m). SA Muß im Block II Satelliten implementiert Werden, Weil der C / A-Dienst deutlich besser als ursprünglich Erwartet Krieg. Sie können problemlos Satelliten bekommen, aber Sie sind herzlich eingeladen, dies zu tun, und Sie sind herzlich willkommen zu den Zeitübertragungen möglich.

Am 2. Mai 2000 wurde diese künstliche Ungenauigkeit der Satelliten abgeschaltet, ab ca. 16.05 UTC Sender alle Satelliten ein SA-freies Signal. [14] Seitdem kann das System auch außerhalb des bishgerigen ausschließlichen Anwendungsbereichs zur präzisen Positionsbestimmung genutzt werden. Dies Führt unter Anderem zum Aufschwung , wo Navigationssysteme in Fahrzeug und im Außenbereich , wenn es Messfehler Nonne in 90% der der Geist Freund Messungen Geringer als 10 m ist.

Am 25. September 2005 Bricht Eine Delta II -Rakete der Ersten GPS Satelliten der Baureihe GPS 2R-M ( m odernized) im Weltraum. Die Antenne wurde verbessert und das Sendespektrum um eine zweite zivile Frequenz und zwei neue militärische Signale erweitert. Seit Dezember 2005 war der Einsatz der Satelliten der 28. Im Juni 2008 waren 32 Satelliten aktiv. Am 17. August 2009 startete mein GPS 2R-M8 in der Seine Transferbahn eine GPS-Satelliten-Serie mit Delta II-Rakete erfolgreich.

Am 28. Mai 2010 stellte Delta IV Medium + (4.2) den ersten GPS-IIF-Satelliten im GPS Orbit ab. Diese Serie ist weiter verbessert (ua Generelle Atomuhren ). [15]

Das Pentagon autorisierte die United States Air Force am 9. Mai 2008, die acht Satelliten der Bohrgeräte-Baureihe zu bestellen. Für Entwicklung und Bau Wurden 2 Herr US-Dollar angepasst. Die dritte Generation wird insgesamt durch das GPS-II-System ersetzt. Sie werden sehen, dass es eine Signalstärke und mehr in Richtung des Signalsystems gibt. Lockheed Martin und Boeingkonkurrieren um die Auftrag, meine automatische Übertragung von Satellitenfernsehen 24 Satelliten angeschlossen. [16] Am 15. Mai 2008 Lockheed-Martin von Auftrag zum Bau der ersten beiden GPS-IIIA-Satelliten. [17]Inzwischen soll der Auftrag auf acht Satelliten aufgestockt werden. [18]

Satelliten

Die GPS-Satelliten sind auf mehreren Arten nummeriert:

  • Interlacing Navstar Nummer des Satelliten: Unter dieser Bezeichnung wird der Satellit in International Der Registrar Führt.
  • Die Position der Sechs Hauptorbiten Aa F.
  • US-Nummer: Damit werden seit 1984 US-Militärsatelliten nummeriert.
  • Weiterleitung der SVN -Nummer (Space Vehicle Number) für GPS-Satelliten.
  • PRN – Nummer, WELCHE Signalkodierung (nicht die Satelliten) sterben bezeichnet und Auf dem GPS-Empfänger angezeigt Wird. Wenn Sie einen Satelliten haben, haben Sie möglicherweise ein anderes Signal mit dem PRN-Code.

Aktuelle Konstellation

GPS-Konstellation 12. Juni 2016 [19] [20] [21]
GPS Position Start SVN PRN Katalog – Nr.
( AFSC )
Internat. Bezeichnung
( COSPAR )
Typ
NAVSTAR 43 (USA 132) F6 23. Juli 1997 43 13 24876 1997-035A IIR
NAVSTAR 46 (USA 145) D5 7. Oktober 1999 46 11 25933 1999-055A IIR
NAVSTAR 47 (USA 150) E5 11. Mai 2000 51 20 26360 2000-025A IIR
NAVSTAR 48 (USA 151) B3 16. Juli 2000 44 28 26407 2000-040A IIR
NAVSTAR 49 (USA 154) F1 10. November 2000 41 14 26605 2000-071A IIR
NAVSTAR 50 (USA 156) E4 30. Januar 2001 54 18 26690 2001-004A IIR
NAVSTAR 51 (USA 166) B1 29. Januar 2003 56 16 27663 2003-005A IIR
NAVSTAR 52 (USA 168) D3 31. März 2003 45 21 27704 2003-010A IIR
NAVSTAR 53 (USA 175) E2 21. Dezember 2003 47 22 28129 2003-058A IIR
NAVSTAR 54 (USA 177) C5 20. März 2004 59 19 28190 2004-009A IIR
NAVSTAR 55 (USA 178) F4 23. Juni 2004 60 23 28361 2004-023A IIR
NAVSTAR 56 (USA 180) D1 6. November 2004 61 02 28474 2004-045A IIR
NAVSTAR 57 (USA 183) C4 26. September 2005 53 17 28874 2005-038A IIR-M
NAVSTAR 58 (USA 190) A2 25. September 2006 52 31 29486 2006-042A IIR-M
NAVSTAR 59 (USA 192) B4 17. November 2006 58 12 29601 2006-052A IIR-M
NAVSTAR 60 (USA 196) F2 17. Oktober 2007 55 15 32260 2007-047A IIR-M
NAVSTAR 61 (USA 199) C1 20. Dezember 2007 57 29 32384 2007-062A IIR-M
NAVSTAR 62 (USA 201) A4 15. März 2008 48 07 32711 2008-012A IIR-M
NAVSTAR 63 (USA 203) B6 24. März 2009 49 04 34661 2009-014A IIR-M
NAVSTAR 64 (USA 206) E3 17. August 2009 50 05 35752 2009-043A IIR-M
NAVSTAR 65 (USA 213) B2 28. Mai 2010 62 25 36585 2010-022A IIF
NAVSTAR 66 (USA 232) D2 16. Juli 2011 63 01 37753 2011-036A IIF
NAVSTAR 67 (USA 239) A1 4. Oktober 2012 65 24 38833 2012-053A IIF
NAVSTAR 68 (USA 242) C2 15. Mai 2013 66 27 39166 2013-023A IIF
NAVSTAR 69 (USA 248) A3 21. Februar 2014 64 30 39533 2014-008A IIF
NAVSTAR 70 (USA 251) D4 17. Mai 2014 67 06 39741 2014-026A IIF
NAVSTAR 71 (USA 256) F3 2. August 2014 68 09 40105 2014-045A IIF
NAVSTAR 72 (USA 258) E1 29. Oktober 2014 69 03 40294 2014-068A IIF
NAVSTAR 73 (USA 260) B5 25. März 2015 71 26 40534 2015-013A IIF
NAVSTAR 74 (USA 262) C3 15. Juli 2015 72 08 40730 2015-033A IIF
NAVSTAR 75 (USA 265) E6 31. Oktober 2015 73 10 41019 2015-062A IIF
NAVSTAR 76 (USA 266) F5 5. Februar 2016 70 32 41328 2016-007A IIF

Übersicht über die GPS-Satellitenmodellen

GPS I

Von dieser Baureihe ist kein Satellit mehr aktiv.
Herbalist: Rockwell
Umlaufbahnen: Kreisförmig in 20.200 km Höhe mit 63 ° Inklination . [11]

GPS II / IIA [ Verarbeitung | Quelltextverarbeitung ]

Herbalist: Rockwell
Umlaufbahnen: Kreisförmig in 20.200 km Höhe mit 55 ° Inklination. [12]

GPS IIR

Masse: 2032 kg
Abmessungen: 152 cm × 193 cm × 191 cm
Elektrische Leistung: 1.136 kW
Geschätzte Lebensdauer: 10 Jahre, Lengste Einsatzzeit: 16 Jahre.
Transponder: 2 × L-Band , 1 × S-Band
Kosten: 40 Mio. US-Dollar
Repetitor: Lockheed Martin
Nutzlast: 2 Cs-Atomuhren, 2 Rb-Atomuhren
Verbreitung: 21 restauriert, 13 gestartet, 12 sind im Einsatz, der 8 wurde zu GPS IIR-M umgerüstet.
Basiert auf: Lockheed-Martins AS 4000 Satellitenbus
Umlaufbahnen: Kreisförmig in 20.200 km Höhe mit 55 ° Inklination. [22]

GPS IIR-M

Start von Navstar 57 (Andere Bezichnungen: USA 183, GPS IIR-M1, GPS IIR-14M): 25. Sept. 2005
Letzter Start: 17. August 2009 [23]
Masse: 2060 kg
Geschätzte Lebensdauer: 13 Jahre
Kosten: 60 Mio. Euro
Repetitor: Lockheed Martin
Verbreitung: 8 aus GPS IIR umgerüstet, alle 8 gestartet
Signal: L2C (zweites ziviles Signal auf L2); L2M (weiteres militäresignal, ab 2008). Voraussichtlich L5 Testsignal Ab 2008
Nutzlast: 3 Rb-Atomuhren; Sendeleistung einstellbar.
Basiert auf: Lockheed-Martins AS 4000 Satellitenbus
Umlaufbahnen: Kreisförmig in 20.200 km Höhe mit 55 ° Inklination. [24]

GPS IIF

Start: erster Start für 2002, dann 2007, über 2009, am 28. Mai 2010.
Signal: L5 (drittes ziviles Signal)
Kosten: 121 Mio. US-Dollar [15]
Nutzlast: 2 Cs-Atomuhren, 1 Rb-Atomuhr;
Restaurator: Boeing
Verbreitung: 12
Umlaufbahnen: Kreisförmig in 20.200 km Höhe mit 55 ° Inklination. [13]

GPS III

Der erste Start ist für das Jahr 2018 gepflanzt. [25] Die acht acht Satelliten GPS IIIA wurden 2008 autorisiert. [26] Die Botschaft pflanzte für 2012, hat sich aber. [16] [27]
Basiert auf: Lockheed-Martins: A2100 Ein Satellitenbus [13]
Umlaufbahnen: Kreisförmig in 20.200 km Höhe mit 55 ° Inklination. [18]

Genauigkeit der Positionsbestimmung

Kategorisierung

Es gibt zwei Serviceklassen:

  • Standard Positioning Service (SPS) ist für jedermann verfügbar und erreicht Eine genauigkeit (engl. Accuracy ) von ca. 15 m horizontal (in 95% der Messungen). Nach stetigen Verbesserungen vor allem durch den sukzessiven Ersatz älterer Satellitten wird eine Genauigkeit von 7.8 m garantiert (in 95% der Messungen). 4 m RMS ( root mean square, Standardabweichung ). [28] Diese Funktion ist gültig und dient zur Signalisierung und Wiedergabe von 2D- oder 3D-Fehlern. Dazu gehören weder die Empfänger- noch Umgebungsfehler, die empfängerrauschen, Troposphärenfehler, Softwarefehler, Mehrwegesignale usw.
    Im Mai 2000 Wurde eine Künstliche Ungenauigkeit vom US-Militär abgeschaltet; Davor hatte die Genauigkeit 100 m. Kriegsgebiete eine Künstliche Verschlechterung wurden lokalisiert durch Störung des Empfangs.
  • Der Precise Positioning Service (PPS) ist ein militärischer Dienst und steht für das Signal von 5,9m (in 95% der Messungen) zur Verfügung. 3 m RMS ausgelegt. [29] This Signal Werden verschlüsselt Ausgestrahlt.

Eine Erhöhung der Genauigkeit (0,01-5 m) kann als DGPS ( Differential-GPS ) erreicht werden.

Zur Aufgabe Verbesserung wo genauigkeit Dienen Satellitengestützte Erweiterungssysteme ( S atellite- B asierend A ugmentation S ystems, SBAS ), EGNOS in Europa, WAAS in den Vereinigten Staaten, MSAS in Japan und GAGAN in Indien.

GPS verwendet seine eigene kontinuierliche Video-Atomzeitskala , die im Januar 1980 von GPS erhältlich ist, mit der UTC- Zeitbegrenzung und dem Schlüssel zu den Schaltsekunden berücksichtigt. Seit der Einführung der letzten Schaltsekunde im Dezember 2016 befasst sich Differenz zwischen beide Zeiten 18 Sekunden (UTC + 18 Sekunden = GPS Seit). Der aktuelle Unterschied zwischen verschiedenen Systemen wird verwendet.

Sie können das folgende zwei Verfahren finden:

  • Code : Dieses Verfahren ermöglicht eine recht robuste Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit von weniger als 10 m. Mittels DGPS mind. Genauigkeiten unter einem Meter möglich.
  • Code + Trägerphase : Unter guten Empfangsbedingungen und mit präzisen Empfängern ist ein Verfahren von 5 m möglich. Die Genauigkeitssteigerung rührt nicht nur vom geringeren Rauschenberg , wo Trägerphasenmessung hier, Sondern auch von der verwendung der Zweite Frequenz zur Ionosphärenmessung . Soll wo Millimeter-Bereich Werden erreicht, so ist stirbt bisher nur im DGPS Betrieb Möglich, Weil sterben lokale Wirkung wo Troposphäreberücksichtigt Werden Müssen.

In addition Fahrzeug Kann Odometrie -DATA Wie geschwindigkeit und beschleunigung Sowie RICHTUNG Daten (z. B. Differential-Wegstreckenzähler, Drehratensensor ) verwertet Werden, um sterben Position präziser bestimmen oder auch noch in Funklöcher Wie z. B. Tunnel eine Position ermitteln zu können. Da this Daten nur von der in der Fahrzeugelektronik implementierten Sensor gemessen und ein das Navigationssystem übermittelt Werden Kann, bin this Bildende höhere Präzision DERZEIT nur von festeingebauten Navigationssystemen zu Motivation und andere Mentalität.

Relativistische Effekte

Diejenigen Zeit, die die Atomuhren auf den GPS-Satelliten sehen, berichten über die Auswirkungen der relativistischen Zeitdilatation . [30] Dabei – Hangt nach der Allgemeinen Relativitätstheorie Ganggeschwindigkeit Einer Uhr vom Ort im sterben Gravitationsfeld ab und nach den Spezieller auch von ihrer geschwindigkeit. Ihr geringeres GravitationspotentialIn der Satellitenbahn las die Zeit schneller, was die Bahnbewegung der Satelliten relativ zu einem ruhenden Beobachter auf der Erde. In einer Flughöhe von ca. 3.000 km Heben sich Beide Effekte gerade auf, in der GPS Satellitenbahn überwiegt wo gravitative Wirkung um mehr als das 6-Fache. Auf die Satelliten geht damit die Zeit vor. Wo relativ Gangunterschied (Δ T / t ) zu Einer irdischen Uhr Liegt bei nur 4,4 Zwar · 10 -10 sind ist jedoch Deutlich Grösser als relativ Ganggenauigkeit von sterben Cäsium -Atomuhren, sterben besser als 10 -13 Sind.

In der Grafik liegt die Bezugshöhe im Erdmittelpunkt, die Erdoberfläche entsprechend 6300 km. Die Ordinate ist die Zeitdilatation, besaß eine Erdsekunde. Die obere Kurve gibt Auskunft, wer weiß wie viele Sekunden die Zeit in Großer Höhe und Kleiner Gravitation schneller ist. Die Zeitverzögerung durch die Bahnbewegung eines Satelliten folgt aus der unteren Kurve. Die Summe beider Effekte führt zur Mittleren Kurve.

Die relativ schwingungsbedingte Störung (Erddrehung) und Satellit (Bahnbewegung) ergeben die Signale dem relativistischen Dopplereffekt . Bei einer Trägerfrequenz von 1,5 GHz veränderliches Signal von ± 5 kHz. Die Zeit-bzw. Frequenzgenauigkeit der Satellitenatomuhren von besser als 10 -12 genügt, um Eigenbewegungen des Empfängers in der Größenordnung von 1 m / s zu erkennen.

Often Wird Darauf irrtümlich hingewiesen that this Gangunterschiede zu Einem Positionsbestimmungsfehler von mehreren Kilo metern pro Tag Führt,, ideal für nicht korrigiert Wurde. Ein Sölch Fehler Würde nur Dann auftreten, Wenn Die Positionsbestimmung Gesetz über die Ermittlung, wo Abst des GPS-Empfänger zu drei Satelliten anhand Eines Uhrenvergleiches mit Einer Uhr im Empfänger erfolgt. In diesem Herbst würden sich 12 km pro Tag anhäufen. Gewöhnlicher GPS Empfänger Angebote ist nicht mit Einem Atomuhr equipped, stattdessen Wird Zeit Präzise am Empfangsort Auch aus dem C / A-Code in dem empfangenen Satelliten Bestimmt sterben. Aus diesem Grund Sind für Eine 3D-Positionsbestimmung minde Freundes Weide Satelliten erforderlich Wir (Weide Laufzeitsignale zur Bestimmung von vier Parametern, Erwähnung der Ortsparametern und der Zeit). Weil alle Satelliten es glitt chen relativistischen Effekt Ausgesetzt Ist, entsteht hierdurch eine vernachlässigbarer Fehler bei der Positionsbestimmung, Weil sie Sind diese Fehler nur über den Laufzeitunterschied auswirkt.

DAMIT Satellitensignale des GPS außer zur Positionsbestimmung Auch als Zeitstandard used Werden Können, Wird der Relativistische Gangunterschied wo Uhren allerdings kompensiert sterben. Dazu Wird sterben Schwingungsfrequenz wo Satelliten-Uhren auf 10,229999995453 MHz verstimmt, so that trotz der relativistischen Effekte eines Synchron Gang mit Einem irdischen Uhr 10,23 ist MHz gewährleistet MIT. Weitere Relativistische Effekte, Wie zum beispiel des Sagnac – Effekt , Ist so klein, Dass sie bei stationären Empfängern nicht gesondert berücksichtigt Werden Müssen.

Selektive Verfügbarkeit

Unter Selektive Verfügbarkeit ( SA ), zu dt. ETWA „wählbare Verfügbarkeit“, Wird das Hinzufügen von pseudozufälligem Rauschenberg zu den signalen für Positionsbestimmung schlechtesten Kandidaten sterben. Vor der Abschaltung of this genauigkeitsverfälschenden Maßnahmen getroffen wurden, geschrieben am 2. Mai 2000 [31] sollte DAMIT verhindert Werden that gelenkte Waffensysteme , stirbt ausserhalb des US-militares zum Einsatz kommen sollte, zur Zielführung Mit Einem frei erhältlichen GPS – Empfänger equipped Werden Kann. Vor der Stichtag Schicht genauigkeit der Zivil GPS Geräte bei ETWA 100 meter sterben oder Schlechter bei 10 bis 15 Metern DANACH.

Differentielles GPS

→ Hauptartikel : Differenziales Global Positioning System

Differential GPS (DGPS, auch dGPS) ist das gleiche für das Verfahren, das GPS-Signale sendet, um GPS-Daten zu korrigieren.Dies ist eine Genuaigkeit zu erhöhen. Diese Korrekturdaten sind in. D. R. von einem weit GPS-Empfänger, der Referenzstation , die ist Position bekannt ist. Die zu Einem Bestimmt zeitpunkt auftretenden Fehler in der Positionsbestimmung nahegelegener Empfänger Sind nahezu Identisch, sodass sie in der differenzaherausfallen.

Datenformate

Als Standardformat von GPS-Daten werden RINEX- Formate, Standard- und Formatdefinitionen benötigt, die für GPS-Rohdaten verwendet werden. Für den Austausch von GPS-Daten in Echtzeitanwendungen ist das RTCM- Formular von von Bedeutung.

Siehe auch : NMEA 0183

Neben diesen Basis-Formaten speichern GPS-Geräte verschiedene Hersteller GPS-Ergebnisse ( Routes , Track Logs und Wegpunkte ) Häufig in Eigen Proprietären Dateformats. Als allgemeine Austauschformate Bieten sich das gpx -Checklists Format und das Google Earth -eigene. kml Format und. Eine Konvertierung zwischen versch. Formaten erlaubt die freie Software GPSBabel .

Störsender

UM DAS – System zu stören, ist also zum EINEINEEINES sterben möglichkeit des Verklemmen (Jammer = englisch für Störsender ), siehe GPS – Störsender und der GPS – Spoofing . Zuteilung, dass das GPS-Signal für eine unbestimmte Zeit in einigen Gebieten auf der Welt das Signal abschalten.

GPS und Datenschutz

Die Leser der GPS-Lesegeräte des Trägers lesen, wenn sie passiv arbeiten und keine Signale senden. Für eine GPS-Überwachung wird ein passender GPS-Empfänger benötigt, der z. B. ein Mobilfunkmodul, dem die 3. Positionsdaten an Dritte vergeben wurden. Solche Kombi-Geräte wurden oft feldschlicherweise als GPS Sender bezeichnet.

GPS Wird von der deutschen Polizei für Ermittlungen eingesetzt. Es Dientes zur Überwachung Bestimmt Fahrzeuge und Fahrer. Im April 2005 entschied die BVerfG that den Einsatz der satellitengestützten System zur Überwachung in Einem strafrechtlichen Ermittlungsverfahren nicht gegen das Grundgesetz verstoßen. Der Zweiten Senat Wie Mit diesem Urteil Einer Verfassungsklage Ein Ex Mitglied der Antiimperialistischen Zelle (AIZ) zurück, das beanstandet hat, Eine zweieinhalb Monate andauernde Überwachung Waden Fahrzeug und Dessen verschiedenen Benutzer habe in übertriebener Weise in Platz der Grundrechte , wo überwacht eingegriffen.

Der Bundesgerichtshof entschied 4. Juni 2013 am that sterben verdeckte Überwachung Eines FAHRZEUG Profilierung mittels GPS Empfang Eines Durch Eine Privatdetektei Grundsätzlich als strafbewehrter Verstoss gegen das BDSG zu wert ist. Nur bei Vorliegen eines stark ausgeprägten Interesses an einer Datenerhebung, etwa bei notwehrähnlichen Situationen. [32]

GPS in der Praxis

Der Einsatz von GPS-Geräten haben in der Letzten JAHREN Durch Die preiswerte Technik erheblich zugenommen. Ein verbreitetes Einsatzgebiet ist das große Management von Verkehrsbetrieben und das Transportwesen zu Land und auf Wasser / See. Wenn Die Fahrzeuge mit GPS und Einem Transponder ausgerüstet Sind, Hut sterben Zentrale Jederzeit EINEN Überblick über den Standort der Fahrzeuge.

Handelsübliche GPS-Geräte für den Einsatz im Auto und im Outdoor-Bereich. Handel GPS GPS-Empfänger ( GPS-Mäuse ) verwöhnt NMEA 0183 -Datenformat zur Ausgabe der Positionsdaten.

Einstellbar Ist bei den meisten Geräten verschiedene Ausgabeformate Wie UTM , MGRS , geographische Koordinaten in Grad, Minuten, Sekunden und weiteres. Zur Übertragung Nach von numerischen Koordinaten auf und zur Ermittlung von topographischen Karten sind ein planz im glitten chen Maßstab Wie Karte erforderlich Sie sterben.

Nachteile

In der Berufsschifffahrt, die in Gerenkegalt Galt GPS als Ergänzung ist terrestrischen und astronomischen Standortbestimmung . Grundkrieg die brechende Zuverlässigkeit und der Künstliche Fehler.

Im Jahr 2006 wurde Alessandro Cerruti von der amerikanischen Cornell University, Dass GPS durch Sonneneruptionen, verhaftet. Im Laufe der Jahre, diese – und sterben verbomagnetic Stürme – wenig ausgeprägt.

Auch wurde möglicherweise durch GPS-Empfang durch starke Schneefälle getroffen. Sonstige Wetterverhältnisse, wer regs und Nebel, beachtet das Empfanghaft aber nicht bei der Witterung.

Im geschäftlichen, sicherheitstechnischen und medizinischen Einsatz

Einsatzmöglichkeiten im geschäftlichen, sicherheitstechnischen und medizinischen Umfeld sind zum Beispiel:

  • Trace und Tracking Zur Ermittlung und Speicherung von Routen und deren Zeit.
  • Lokalisation der Standorte von mitarbeitern, Produkte oder Schutzbefohlenen Wie Kinder, Krank und Menschen ältere.
  • Geofencing zur Verfolgung von Standards und Geschehnissen in Echtzeit.
  • automatische Steuerung, Überwachung und Aufzeichnung von Landwirtschaftlichen Geräten bei der Bestellung von Grossen Flach, Wobei heute viele Mähdrescher und ähnlichen Fahrzeuge mit of this Technik ausgerüstet Ist.
  • Auch sind moderne Ausführungsformen der Elektronischen Fußfessel mit GPS ausgerüstet.

GPS beim Sport

GPS- Datenlogger ( Sir Erstellung von Tracks ) und kleine Navigationsgeräte werden für Individualsport (Jogging, Radfahren, …) z. B. zur persönnlichen Trainingsplanung und -sicherung einsetzen.

Für Sportwettkämpfe vergoldet that Eine GPS – Kontrolle jedes Wettkämpfers (ähnlich sie auf Transponder Technik basierenden Champion Chip -Systems) Grundsätzlich ist technisch Möglich, aber sterben breite anwendung auf klassische Wettkampfformate ( Breitenstrasse Port – Veranstaltung ) noch auf sich warten Lässt. Am 1. Mai 2010 Würde der Dresdner 100km-Duathlon als Breitenstrasse Hafen Veranstaltung Vollständig und systemidentisch GPS aufgezeichnet Erste. [33] Bei Sportartexoten Wie geocaching , Kitesurfen , Paragleiter und Segelfliegen hingegen Wird Eine GPS – Überwachung heutzutage schon durchgeführt.

Eine GPS gestützte Wettkampfüberwachung bietet Vorteile, die:

  • Kontrollfunktion: Streckenkonformität (Kürzen der Sportler die vorgegebene Wettkampfstrecke ab?) Dieser Vorteil ist für den Veranstalter des Wettkampfes unsere Priorität.
  • Erlebniswert: Nachvollziehbarkeit des Wettkampfgeschehens im Detail, Schafft für die Sportler einen Mehrwert an der Sportveranstaltung.
  • Liveübertragung : Voraussetzung dafür ist die direkte Übertragung der Geodaten und Darstellung des Wettkampfes. Damit kann z. B. über das Internet eine breite Öffentlichkeit wurde korrigiert.

In der Luftfahrt

Größere Profiteur des GPS ist die zivile Luftfahrt. Alle Modernen Navigationssysteme GPS Sind gestutzt, insbesondere in der Verkehrsluftfahrt Sind jedoch weiterhin Systeme in Formular von VOR – oder NDB -Empfängern und sterben Trägheitsnavigation Übliches, das GPS Nimmt hier in der Regel Nur eine unterstützende Funktion ein.

Theoretisch, vorbehaltlich wo Zulassung, Genauigkeiten (P / Y) -Signals Sogara MATIC Land kid erlaub sterben, soferne Mittellinien sterben , wo Landebahnen vorher genau vermessen gerechnet wird, d. H. Die Koordinaten Sind und addition DGPS eingesetzt werden bekannt. Einige unbemannte Luftfahrzeuge , Wie Euro Hawk hotellet of this Elle Verfahren. In der Verkehrsluftfahrt ist es neu (Ende 2008). Ob ein Anflug nur with the GPS als Navigationssystem Zugelassen ist, hangt von den Sichtbedingungen, diejenigen genutzt System (GPS, DGPS) und der Ausrüstung von Luftfahrzeug und Landebahn ab. Eine Vorreiterrolle nimmt hier sterben Vereinigten Staat ein, jedoch Verb reitet sie GPS – gestützte Anflug Auch in Europa immer mehr.

Insbesondere in kleinen Luftfahrzeugen Wie Segelflugzeugen oder Ultraleichtflugzeugen , sterben nicht über Funknavigationsempfänger verfügen, Werden GPS Empfänger gern eingesetzt. Da sich der Pilot Durch Die navigatorische Unterstützung Stark Auf die Führung des Flugzeug Konzentrieren Kann, erhöht stirbt Sicherheit Auch sterben. Die allein Navigation nach GPS ist jedoch nicht Zulässig, DAMIT es bei Einem Ausfall des Systems nicht zu Gefährlich Der Situation Wie Treibstoffmangel Durch Verlust der Orientierung oder Einflug in freigabepflichtige Luftraum kam.

Wer die Macht in der Kraft des Lebens nutzt, der ist auch nachgerüstete Geräte. Insbesondere sterben nutzung von PDAs Mit angeschlossenen GPS-Maus im Nimmt Freizeitbereich stark zu, DA mit geringem Aufwand und Kosten ein leistungsstarkes Navigationssystem verfügbar ist.

Im Auto

Hier finden Sie GPS-Geräte, die mit umfangreicher Landkarten – und Stadtplan – Software ausgestattet sind. Sie ermöglichen meist Akustisch Richtungsanweisungen eines den Fahrer, wo zum beispiel am Beginn der Fahrt Lediglich der Zielort Wie z. B. Straßenname und Ort einzugeben. Im Auto Wird bei Festeinbauten ab Werk (siehe Infotainment System ) Unterscheiden between Systeme, stirbt Sprachausgabe mit Richtungsangaben Auf ein LCD (meist im Autoradioschacht) Kombiniert, Eulen mit Sprachausgabe farbiger Landkartendarstellung, bei der Welchem Fahrer besser räumlich sieht, wo sind ist unterwegs.

In Letzter Zeit haben PDA , Smartphone und Mobile Navigationssysteme Strong Zuwachs erhalten. Sie sind auf unterschiedliche Weise flexibel. Meist wird die Routenführung auf einem Farbbildschirm mit Touchscreen dargestellt.

Bei den meisten Festeinbauten ab Werk Sowie die Neuesten PDA und PNA Lösungen Werden Verkehrsmeldungen des TMC – Systeme , Wonach der Fahrer automatically eine staus oder Behinderungen vorbeidirigiert Werden soll, mit berücksichtigt.

Festeingebaute Systeme in der Regel werden als mobile Geräte in Form von z. B. PDAs, Hat jedoch den vorteil that sich mit der Fahrzeugelektronik Ist und addition gekoppelt Odometrie -DATA Wie geschwindigkeit und beschleunigung Verwenden, um stirbt Position zu bestimmen und präziser auch noch in Funklöchern Wie z. B. Tunnel eine Position ermitteln zu können.

Der Vorteil der stark zunehmenden Navigation im Autos Liegt darin, dass der Fahrer sich ganz auf den Verkehr konzentrieren kann. Theoretisch kann Treibstoffverbrauch bei 1-3% gegossen werden, alle Fahrer gewinnen den optimalen Weg.

GPS kann zur Diebstahlsicherung wieder aufgenommen werden. Hier ist die GPS-Anlage z. B. des Fahrzeuges mit einem GSM-Modul kombinieren. Das Gerät sendet dann ein Fahrzeugdiebstahls, In Verbindung mit dem PC finden Sie z. B. über das Internet werden die entsprechende Straße und der Ort abgelesen und die Polizei wird alarmiert.

Der große Unterschied macht heute in Miteinander Vergleichbaren Systemwunder Die Technik, ohne Weelmehr das geniale Navigationsprogramm und es nutzt Datendatei Aus. Es gibt kein Programm für Programme oder Programme im Routing-Bereich.

Im Freien

GPS-Geräte Eigner sie zum Einsatz am Fahrrad , beim Wandern (zum beispiel als kompakten Gerat am Handgelenk) oder im Flugzeug . Es gibt eine Reihe von Handelsmöglichkeiten, die auf dem Anwendungsbereich und Preis basieren. Schon EINFACHE Geräte can nicht heute bloß sterben Lange – und Breitengrad anzeigen, Sondern Auch Richtungsangaben machen, Entfernung berechnen und sterben aktuelle geschwindigkeit Angeb. Die Anzeige kann so eingestellt werden, dass ein Richtungssymbol ausgegeben wird, in das der Benutzer durch die Eingabe der Zielkoordinaten ( Wegpunkt) ist geworden. GPS-Geräte bringt hier eine große Navigation mit Kompass und Karten . This Funktion Wird beim Geocaching benötigt. Hochwertige, moderne Geräte können neben Wegpunkten , Routen und Track Logs auch digitale Kart speichern und das aktuelle auf einer Karte darstellen. Für den Außenbereich liegen für verschiedene Bundesländer topographische Karten im Maßstab 1: 25.000 zur Nutzung mit dem GPS vor.

Wenngleich die Outdoor -GPS-Geräte dafür primär gedacht sind, könnten sie auch kleine Armbandgeräte in Autos oder in der Bahn (Fensterplatz, ggf.wagenberg ) verwöhnt werden; wo Empfang in Gebäuden ist jedoch mit Diesen Geräten Gewöhnlich nicht Möglich.

In der Fotografie

Der GPS-Empfänger wurde in der Fotografie als die Geräte für den Einsatz im Freien aufgenommen . Bei der Aufnahme wurden Koordinaten ( Geo-Imaging , Geotagging, Georeferenzierung [34] ) in den Exif- Daten des Bildes eingebracht und mit dem Bild bezeichnet.

Einzigartiger GPS-Empfänger unterstützt die Ermittlung und Speicherung der Ausrichtung (Richtung der Kamera als Punkt der Aufnahme). Dies ist allerdings nicht immer Sinn Böschung, stirbt dann möglichkeit Besteht die GPS-Empfänger zum beispiel am Trageband, wo die Kamera zu monti Schulter statt Auf den Blitzschuh, WENN of this zum beispiel des Amt für Blitz used Wird. DAMIT ist keine Dann sichere Angabe der RICHTUNG zu treffen.

Beeinträchtigungen des GPS-Empfangs, nicht GPS-GPS-Sets von Bebauung, Baumbewuchs usw. in der fotografie deutliche grenzen. Die Tatsache, GPS, GPS-Empfänger im Zweifelsfall, die letzte bekannte Position, welche EXIF-Daten nachträglich am PC zu korrigieren sind.

In der Seefahrt

Eine große Auswahl an GPS-fähigen Geräten ist in der Navigation der Seefahrt Zugeschnitten enthalten. GPS Gehört heute zur Grundausstattung Eines Schiff, meist als Kartenplotter , bei ihnen dort über GPS ermittelte Schiff Black in Echtzeit Auf einer ELEKTRONISCHER Seekarte angezeigt Wird. Mobile GPS Emphänger Gibt es seit den 1980er Jahren. Meine Geräte-Navigationssoftware und GPS-Maus können auf PC-, Notebook- oder PDA- Navigation gefunden werden; heute mind, wer Handys GPS-fähig vermisst. In der Großschifffahrt, Integrierte Elektronische Information, Navigation und Schiffssteueranlagen ( ECDIS)) verwöhnt. Die für die Seenavigation exemplarischen Geräte in der Regel über eine Kartenanzeige mit speischellen, elektronischen Seekarten in verschlüsselten Format. OpenSeaMap hat ein freies Format abgefragt. Viele der Geräte sind wasserdicht gebaut; anspruchsvolle kombinierte Darstellung der Seekarten mit wetterabhängigen Daten wie Wetterkarten oder Radardarstellungen. Beim MATIC Identifikationssystem (AIS) Dientes das GPS NEBEN der Positionsermittlung als Zeitbasis für sterben Koordinierung wo Sendefolge.

In Gebäuden

In Gebäuden ist der GPS-Empfang allgemein reduziert bis unmöglich. Im Betonfall hängt der neb die verwüsteten Baustoffen im Gebäude und deren Dämpfungsverhalten vom Standort innerhalb eines Gebäudes ab. Nähe in Raumen mit Grossen Fenstern und freie Sicht auf den Himmel kann je nach Drehmoment seriöse Satellitenposition Durchaus Noch eine Standortbestimmung mit reduzierter genauigkeit Möglich sein. In Abschatteten Räumen, dem bekanntesten Wetter von Kellern, ist der GPS-Empfang fast immer unmöglich.

Mit neuen Empfänger- Chipsatz dort Firma SiRF (ETWA SiRF Star III) oder die Firma u-Blox (z. B. u-Blox-5) ist in MANCHEN Die Situation Wie in Gebäuden eines GPS-Empfang Durch Hardware massiv parallelisierte Korrelationsempfänger Möglich. Statt Wie bei herkömmlichen GPS – Empfängern , wo Codefolgen sterben Korrelationen ( CDMA ) zeitlich Hintereingang Ander durchzuprobieren und sich nur Auf einen Empfangsweg Befestigungs Arzt zu Können, Werden bei Diesen Chipsätzen 204800 Korrelationsempfänger (SiRF Star III) parallel eingesetzt und ZEITGLEICH ausgewertet. DAMIT Kann der MehrwegeempfangReduziert Werden, und in Kombination mit Einem gesteigerten Eingangsempfindlichkeit Dezember HF Eingangsteil can eine oder Wände Böden reflektieren GPS Funksignale unter umständen im Innern von Gebäuden oder Wiese Gas in dicht verbaut Gebieten noch ausgewertet Werden sterben. Allerdings ist bei indirektem Empfang von GPS-signalen über Eine Reflexion Reduktion wo genauigkeit Verbunden, dann das Signal Dann Eine Drücker Laufzeit aufweist und stirbt genau zeitlicher BEZUG nicht mehr passen. Wo addition Fehler über Mehrwegeempfang Kann einige 10 m Betragen.

Bei Ermittlungen gegen mutmaßliche Verbrecher

Die verwendung von GPS bei strafrechtlichen Ermittlungen in Deutschland ist legal. Der Europäische Gerichtshof für Menschenrechte (EGMR) Wies am 2. September 2010 sterben Appeals Eines Einstein Mitglieder der linksextremistischen “ Antiimperialistische Zell “ (AIZ) ab. DAMIT hat der EGMR sterben Einschätzung des BVerfG wettet, das am 12. April 2005 (2 BvR 581/01) so geurteilt und sterben Beschwerde von Bernhard Uzunzurückgewiesen Hüte. [35]

Dort soll das EGMR in seinem Urteil darauf hinweisen, dass weitere Bombenanschläge vorbeugen sollen. „Sie diente mit dem Interesse der Nationen und der öffentlichen Sicherheit , Vorbeugung von Verbrechen und dem Schutz der Strauss der Opfer.“ [36]

Bei Fahrzeugortungen wurden GPS-Ortungsgeräte sowohl von den Behörden als auch von privaten Ermittlern verwöhnt. Diese Ortungsgeräte sind sehr klein und magnetisch am Unterboden der Fahrzeuge in wen Sekunden angebracht. Diese Funktionäre leben neben der externen Stromquelle. Die Ortungsdaten wurden von Funk live übertragen oder aufgezeichnet.

Mehr Satellitennavigationssysteme

  • GLONASS , Russland
  • Galileo , Europäische Union
  • Beidou , China (Seit 2004 für den asiatischen Bereich in Betrieb, Ein Weltweit verfügbares Netz liegt im Aufbau)
  • Indisches Regionales Navigationssatellitensystem , Indien (im Aufbau; Deck nur Indien ab)
  • Quasi-Zenit-Satellitensystem , Japan (Im Aufbau Zur Regionen Abdeckung)

Siehe auch

  • Automatic Packet Reporting System (APRS) – ua GPS-Position Datumsübermittlung im Amateurfunkdienst
  • Geodätisches Datum – Zugrunde Sehenswürdigkeit Ellipsoidmodelle der Erde, Wis84
  • GPS Leveling – Geoidbestimmung durch Kombination von GPS und klassischen Pegeln
  • GpsDrive – freie Navigations-Software unter Linux
  • Navit – freie Navigations-Software für eine Reihe verschiedener Betriebssysteme
  • Den Navigationssatelliten auflisten
  • Live Tracking
  • Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM) – Ihre E-Mail Adresse ist gegen Spam Bots geschützt, Sie müssen Javascript aktivieren, damit Sie es sehen können

Literatur

  • Günter Seeber: Satellitengeodäsie. 2. Auflage. De Gruyter, Berlin 2003, ISBN 3-11-017549-5 .
  • Guochang Xu: GPS. Theorie, Algorithmen und Anwendungen. Springer, Berlin 2003, ISBN 3-540-67812-3 .
  • Manfred Bauer: Vermessung und Ortung mit Satelliten. 6. Auflage. Wichmann, Berlin 2011, ISBN 978-3-87907-482-2 .
  • Elliott D. Kaplan (Hrsg.): GPS verstehen. Prinzipien und Anwendungen. Artech House, Boston 1996, ISBN 0-89006-793-7 .
  • Rainer Höh: GPS-Outdoor-Navigation. Reise-Know-How-Verlag Rump, Bielefeld 2005, ISBN 3-8317-1116-X .
  • Uli Bänke: GPS. Praxisbuch und Ratgeber für GPS-Navigation auf Outdoor-Touren. Bruckmann, München 2009, ISBN 978-3-7654-5110-2 .
  • Ralf Schönfeld: Dein GPS Handbuch. Monsenstein und Vannerdat, 2005, ISBN 3-86582-234-7 (Zwei Bände, Band 1: Grundgesetze, Grundfunktion, Navigation und Orientierung, Karte. )
  • Alois Goiser: Handbuch der Spread-Spectrum-Technik. Springer, Wien 1998, ISBN 3-211-83080-4 .
  • Jean-Marie Zogg: GPS und GNSS: Die Grundlagen der Navigation und Navigation mit Satelliten. u-blox, Thalwil 2009 (Online-Publikation, PDF, 8 MB)

Weblinks

 Commons: Globales Positionierungssystem – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
  • GPS Standard Positioning Service Leistungsstandard. Department of Defense (USA), 15. Oktober 2001, abgerufen am 1. Mai 2011 (PDF; 2.05 MB, Englisch).
  • GPS Standard Positioning Service Leistungsstandard. US-amerikanisches Verteidigungsministerium, 1. Oktober 2008, abgerufen am 1. Mai 2011 (PDF; 1,63 MB, Englisch).
  • GPS Allgemeine Informationen US Coast Guard. (Englisch)
  • Beispiel-Datensätze, C-Code (englisch)
  • GPS-Navigationssystem. Gunters Weltraumseite (Englisch)
  • Spiegel-Artikel mit prägnanter Darstellung der einfachen Störbarkeit von GPS

Einzelnachweise

  1. Hochspringen↑ Mobiles Rechnen: Grundlagen, Technik, Konzepte; Heidelberg, dpunkt-lag 2002, S. 259.
  2. Hochspringen↑ gps.gov
  3. Hochspringen↑ defense.gov DOD meldet Beginn der zivilen Navigationsbotschaft Broadcasting 25. April 2014 ( Memento vom 27. April 2014 im Internet Archive )
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