GPS-Navigation - Fliegermagazin

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asiswissen Fotos: U.s. Air Force, gArmin So funktioniert GPS Man kann per Satellit navigieren, ohne zu wissen, was da genau läuft. Aber ein paar Basiskenntnisse sind nützlich Kostenlos! Nie zuvor war es für die Menschheit so einfach zu wissen, wo jemand ist und wie er von einem Ort zum anderen kommt: Satelliten haben das Jahrhunderte alte Problem der Navigation radikal vereinfacht. Global Positioning System (GPS) heißt das im zivi- 4 www.fliegermagazin.de Einer von 30: Computergrafik eines GPS-Satelliten im Orbit len Bereich vorrangig genutzte System dieser Art; erst 1994 ging es in den Normalbetrieb, eigentlich entwickelt für das US-Militär und immer noch von der U.S. Air Force betrieben. Doch die USA stellten das GPS- Signal der weltweiten Öffentlichkeit kostenlos zur Verfügung.
Heute ist es aus dem globalen Alltag und auch dem Wirtschaftsleben nicht mehr wegzudenken – und schon gar nicht aus der Luftfahrt. Europa arbeitet an einem mit GPS kompatiblen, verbesserten System namens Galileo, das allerdings für so genannte »Safety of Life«-Anwendung wie die Luftfahrt aller Voraussicht nach kostenpflichtig sein wird. Lichtgeschwindigkeit GPS-Navigatoren ermitteln ihre Position aus den (sehr schwachen) Funksignalen von derzeit 30 Satelliten, die in einer Höhe von 20 200 Kilometern die Erde auf unterschiedlichen Laufbahnen so umkreisen, dass an fast jedem Ort auf der Erdoberfläche stets mindestens sechs über dem Horizont und in einer direkten Sichtlinie zur Empfänger-Antenne stehen. Die Satelliten senden auf den Frequenzen 1,57542 GHz und 1,2276 GHz. Der Empfänger bestimmt seine Position durch Messung der Entfernung von mindestens vier Satelliten. Diese haben präzise Atomuhren an Bord und senden mit einem Zeitcode versehene Signale aus. Der Empfänger misst, wie lange ein Signal vom Satelliten bis zu seiner Position unterwegs war und errechnet mit Hilfe der konstanten Lichtgeschwindigkeit die zurückgelegte Distanz. GPS-Navigatoren senden selbst keine Signale aus, sie ermitteln nur die eigene Position einschließlich der Höhe über einem der Erdform angenäherten Ellipsoiden namens WGS-84. Alle weiteren Daten, die ein GPS-Empfänger anzeigt – Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung, Distanz und Zeit zu einem Ziel, Ablage vom Sollkurs und so weiter –, leitet er daraus ab, wie sich seine Position mit der Zeit verändert. Da GPS-Empfänger die Signale der Atomuhren aus den Satelliten empfangen, können sie nicht nur überall auf der Welt ihre präzise Position angeben, sondern auch die exakte Uhrzeit. Viele technische Anwendungen, etwa bei der Synchronisation von Telefon- und Stromnetzen, nutzen GPS nicht zur Navigation, sondern als globale Uhr. Die Genauigkeit GPS-Empfänger erreichen ohne weitere Hilfsmittel eine Genauigkeit von mindestens etwa 15 Metern. Bis 2001 wurde das GPS-Sig- www.fliegermagazin.de 5
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