GPS ist ein Satellitenortungssystem, das es uns ermöglicht, den Längen- und Breitengrad eines Objekts zu jedem beliebigen Zeitpunkt zu bestimmen
Es gibt viele Geräte mit einem GPS-Empfänger: Navigationsgeräte, Smartphones, Tablets, Smartwatches und Uhren, um nur einige zu nennen. Wir benutzen sie vor allem, um unsere Position zu bestimmen und um uns zu orientieren. Wir reden viel über GPS, aber wahrscheinlich wissen nur wenige, wie es wirklich funktioniert. Was ist GPS?
Lassen Sie uns mit den Grundlagen beginnen. GPS steht für Global Positioning System, also für ein globales Ortungssystem. GPS ermöglicht es, die Längen- und Breitengrade von Objekten und Personen zu lokalisieren. Dies geschieht mit Hilfe von Satelliten, die in der Erdumlaufbahn stationiert sind und es ermöglichen, den genauen Standort eines Ortes zu jeder Zeit zu kennen. Die Satelliten enthalten eine Atomuhr, die auf die Tausendstelsekunde genau die Zeit berechnet, die von der Anfrage des GPS-Empfängers bis zur Antwort der Satelliten vergeht.
Es gibt mehrere globale Ortungssysteme auf der Welt. Das bekannteste ist NAVSTAR, was für Navigation System with Timing And Ranging Global Positioning System steht und was wir alle als GPS kennen. Es wurde vom US-Verteidigungsministerium für das Militär entwickelt, hat sich aber auch im zivilen Bereich durchgesetzt. Das NAVSTAR-System nutzt insgesamt 31 Satelliten. GLONASS steht für GLObal NAvigation Satellite System und ist das von den Russen verwendete Ortungssystem. Es besteht aus insgesamt 31 Satelliten, von denen nur 24 in Betrieb sind. Europa verfügt auch über ein eigenes Ortungssystem (GALILEO), das seit 2016 aktiv ist und aus 30 Satelliten besteht. BEIDOU ist das chinesische System und IRNSS ist das indische System.
Wie das GPS-System funktioniert
Das GPS-System basiert hauptsächlich auf den Atomuhren in den Sonnensatelliten. Um zu verstehen, wie GPS funktioniert, ist es am besten, ein Beispiel zu geben. In der Erdumlaufbahn sind 31 Satelliten stationiert, die zu jedem Zeitpunkt ihre Position an die Kontrolltürme senden. Wenn ein GPS-Empfänger aktiviert wird, empfängt er Informationen über die Position der verschiedenen Satelliten. Durch Triangulation der empfangenen Daten kann es seine eigene Position bestimmen.
Die Elemente von GPS
Drei verschiedene Instrumente müssen perfekt zusammenarbeiten, um das einwandfreie Funktionieren von GPS zu gewährleisten: das Weltraumsegment, das Kontrollsegment und das Nutzersegment.
Das Weltraumsegment besteht aus den Satelliten, die in einem Winkel von 55 Grad zum Äquator um die Erdbahn positioniert sind. Jeder Satellit überfliegt alle 24 Stunden denselben Punkt.
Das Kontrollsegment sind die fünf Zentren, die alle von den Satelliten gesendeten Informationen verarbeiten. Die Stationen des Kontrollsegments befinden sich alle in der Nähe des Äquators: Colorado Springs in den USA, Hawaii, Ascension Island, Diego Garcia und Kwajalein. Das wichtigste Kontrollzentrum ist das in Colorado Springs, das alle von den Satelliten gesendeten fehlerhaften Informationen korrigiert.
Das Nutzersegment ist nichts anderes als die GPS-Empfänger auf der Erde. Zum Beispiel Smartphones, Navigationsgeräte und Uhren.