TEC - Digitale Bibliothek der Hochschule Neubrandenburg

1.3. Fernerkundung der Ionosphäre mit GNSS-Messungen
Experiment (GRACE). In den folgenden Abschnitten sollen die Missionen, deren Messgeräte
sowie das eigentliche Messprinzip kurz beschrieben werden.
1.3.1. NAVSTAR GPS
Dieser Abschnitt soll dem Leser lediglich eine kurze Einführung geben und orientiert
sich im Wesentlichen an den ausführlichen Darstellungen von Bauer (2011, Kapitel 4)
und Mansfeld (2004, Kapitel 3). Navigation Satellite Timing And Ranging Global
Positioning System (NAVSTAR GPS) – im Folgenden durch die Kurzform GPS bezeichnet
– wurde im Jahr 1973 durch das Verteidigungsministerium der USA ins Leben
gerufen, worauf der erste GPS-Satellit am 27. Juni 1977 in den Orbit gebracht wurde.
Ziel war es, ein satellitengestütztes System zu entwickeln, welches die weltweit zeitnahe
und zuverlässige Bestimmung von Position und Geschwindigkeit beliebiger ruhender
oder sich in Bewegung befindlicher Objekte zu jeder Zeit ermöglicht. Darüber hinaus
soll der Nutzer präzise Zeitinformationen übermittelt bekommen. Über die drei Phasen
der Überprüfung der Konzepte, der technischen Entwicklung des Systems und der sich
anschließenden Ausbauphase erklärte die US-Amerikanische Luftwaffe die volle operationelle
Nutzbarkeit des Systems am 17. Juli 1995. Auch wenn das GPS vom Militär
entwickelt wurde, war es schon im sehr frühen Entwicklungsstadium zivil nutzbar.
Abbildung 4 auf Seite 9 stellt den strukturellen Charakter des GPS und die daraus
resultierende Interaktion der einzelnen Segmente grafisch dar. GPS besteht aus dem
Raumsegment, dem Kontrollsegment und dem Nutzersegment. Das Raumsegment umfasst
die 33 GPS-Satelliten1 . Deren Orbits sind so konzipiert, dass zu jeder Zeit und an
jedem Punkt der Erdoberfläche mindestens vier Satelliten nutzbar sind. Dazu sind mindestens
21 der erdumlaufenden circa ein bis zwei Tonnen schweren Satelliten in insgesamt
6 Bahnebenen erforderlich. Die Inklination der Orbits beträgt circa 55◦ , die Orbithöhe
etwa 20 230 km. Die Umlaufzeit beträgt einen halben Sternentag, also etwa 11 Stunden
und 58 Minuten in Weltzeit, so dass sich die Satellitenspur pro Tag um circa 1◦ westlich
verschiebt. Zum Kontrollsegment zählen die Hauptkontrollstation in Colorado Springs,
fünf Monitorstationen und drei Bodensendestationen. Die Hauptaufgaben dieses Segments
sind die Kontrolle der Funktion des Gesamtsystems sowie die Vorausberechnung
der Satelliten-Ephemeriden und Erzeugung der Satellitenuhrzeit (zusammengefasst in
der Navigationsnachricht) durch die Hauptkontrollstation, die Beobachtung der Satellitenbewegungen
und der Satellitenuhrzeiten durch die fünf Monitorstationen und das
Senden der aktualisierten Navigationsnachrichten an die GPS-Satelliten im S-Band durch
1 Stand: 04.10.2012
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