Das Global Positioning System (GPS) ist heutzutage ein beliebtes satellitengestütztes Navigationssystem, das dem Empfänger Informationen über den geografischen Standort und Zeitdaten liefert. Diese Möglichkeit steht jedem an jedem Ort der Welt zur Verfügung.

Das System erfordert keine Datenübermittlung durch den Nutzer, da es völlig unabhängig und ohne Telefon- oder Internetverbindung funktioniert, obwohl die Einbeziehung dieser Technologien die Funktionsweise des Systems verbessern könnte.

Militärische, zivile und kommerzielle Nutzer werden durch das System unterstützt, da es ihnen wichtige Informationen über die Position von Orten und Dingen auf der ganzen Welt liefert. GPS ist Eigentum der US-Regierung und untersteht der Aufsicht der US-Luftwaffe.

Da jeder denkt, dass GPS nur für die Fahrzeugnavigation, interaktive Karten und die Verwendung in der Raumfahrttechnik gedacht ist, hat es sich in Wirklichkeit sehr weiterentwickelt und ist zu einem festen Bestandteil des täglichen Lebens geworden.

Lassen Sie uns einige der bemerkenswerten Verwendungsmöglichkeiten von GPS im täglichen Leben kennenlernen.

Bequemlichkeit in der Geschäftslogistik

Viele Unternehmen verfolgen heute die Bewegungen ihrer Lastwagen mit Hilfe von GPS-Systemen, um den Aufenthaltsort ihrer Mitarbeiter und die damit zusammenhängenden Bewegungen während des Transports festzustellen. Dies hilft bei der Verbesserung der rechtzeitigen Lieferungen und der Entwicklung eines guten Verhältnisses zu den Kunden.

 Landwirtschaft – ein weiterer bedeutender Bereich der GPS-Anwendung

Die Landwirtschaft ist ein weiterer wichtiger Bereich, in dem die NASA durch den Einsatz von GPS-Systemen eine bemerkenswerte Veränderung der landwirtschaftlichen Methoden anstrebt. In einer neuen Initiative hat die NASA beschlossen, Traktoren mit GPS-Sensoren auszustatten.

Die Sensoren würden bei der Navigation in der Nacht und bei schlechten Sichtverhältnissen erheblich helfen. Darüber hinaus würden die Wissenschaftler Bodensensoren und andere Arten von Monitoren anbringen, um zu erfahren, welche Bereiche besser bewässert, gedüngt und Unkraut bekämpft werden müssen.

 Notfallhilfe am Straßenrand

Wenn man unterwegs ist, kann es vorkommen, dass man in Notfällen Hilfe benötigt. Man muss dann weder schreien noch jemanden anrufen, sondern drückt einfach einen Knopf, um Hilfe zu erhalten. Außerdem kommt die Hilfe genau dort an, wo die Person sie braucht.

 Lassen Sie uns persönliche Notfälle angehen

Heutzutage kann man sich ein GPS-gestütztes Band um das Handgelenk binden oder an den Körper kleben. Das Gerät kann lebenswichtige Körperfunktionen überwachen und im Falle eines medizinischen Notfalls über eine drahtlose Kommunikation medizinische Hilfe anfordern.

 Verlorene Tiere lassen sich leicht finden

Heutzutage bieten verschiedene Unternehmen GPS-Tracking-Geräte an, die in den Körper von Haustieren implantiert werden können. Das Gerät verfolgt den Aufenthaltsort des Tieres und überwacht seine Herzfrequenz und Körpertemperatur.

 Hilfe vom Notfallpersonal erhalten

Wenn sich eine Person verirrt, ohne den Weg aus dem Ort zu finden, kann das GPS ihren Standort genau bestimmen und den Rettungskräften helfen, sie zu finden. Wenn man in einem öffentlichen Verkehrsmittel reist, kann das im Verkehrsmittel installierte GPS dabei helfen, die Anwesenheit der Person an einem bestimmten Ort festzustellen.

 Äußerst hilfreich bei der Suche nach Abkürzungen und anderen Wegbeschreibungen zu den Zielorten

Wenn die Person eine zeitlich begrenzte Verpflichtung hat, kann das GPS ihr leicht helfen, indem es ihr alternative Richtungen und Abkürzungen zum Erreichen des Ortes anzeigt. Diese Funktion ist sehr hilfreich, da die Person sich nicht umständlich orientieren und ihre Zeit besser einteilen muss.

 Sehr hilfreich bei der Einsparung von Kraftstoff

In einem Entwicklungsland wie Indien steigen die Kraftstoffpreise regelmäßig an. Ein auf dem Dach des Busses installiertes Ortungsgerät kann bei der Kontrolle der Treibstoffkosten sehr hilfreich sein. 

Der GPS-Tracker ist eine große Hilfe bei der Vorausplanung der Busbewegungen auf ihren Routen. Auf diese Weise können die Erträge aus der Bewegung der Busse optimiert und der Kraftstoffverbrauch sowie die Wartungskosten gesenkt werden.

 Mitarbeitertransport

Mit GPS-Tracking-Systemen können Sie den Fuhrpark Ihrer Mitarbeiter verwalten und seine Effizienz verbessern. Sie können Zeit und Kraftstoff sparen und so die Kosten minimieren.

 Behalten Sie Gepäck, Laptop und wichtige Gegenstände im Auge

Während der Reise kann die GPS-Funktion das Gepäck, den Laptop und wichtige persönliche Gegenstände verfolgen. Mit dieser Funktion wird der Besitzer der Gegenstände sofort über jeden Diebstahlversuch benachrichtigt.

Die Position des Empfängers wird aus der Position der Satelliten und den Entfernungen zu ihnen berechnet. Die Entfernung wird aus der Zeit berechnet, die ein Funksignal zwischen Satellit und Empfänger verbringt. Aber woher kennen wir die Position des Satelliten und wie wird die Laufzeit bestimmt? Satellitenortung – ich weiß, was es ist, ich weiß, was es tut, aber wie funktioniert GPS?

Wie Satelliten die Entfernung messen

Im Grunde ist die Satellitenortung ein Trilaterationsproblem. Aus der bekannten Position von drei Satelliten und den gemessenen Entfernungen zwischen ihnen und dem Empfänger lassen sich die Koordinaten der Empfängerposition berechnen. Die Entfernungen werden durch Multiplikation der Laufzeit der Funksignale mit der Lichtgeschwindigkeit ermittelt. Doch wie genau ist die GPS-Ortung und wie wird die Position der Satelliten ständig überprüft? Ihre Bahnen sind nicht völlig deterministisch, sondern schwanken aufgrund der Schwerkraft des Himmels. Da sich Funksignale mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km pro Sekunde bewegen, führt eine Ungenauigkeit der Zeitmessung von 1 Nanosekunde (eine Milliarde Teile einer Sekunde oder 10-9 Sekunden) zu einem Entfernungsfehler von 30 cm, während wir mit geodätischen Empfängern eine Genauigkeit im Zentimeterbereich erreichen können.

Position und Zeit der GPS-Satelliten

Das Bodensegment überwacht und steuert die Position der GPS-Satelliten. Mit einer Hauptstation auf der Falcon Air Force Base, Colorado Springs, USA, und Außenstationen auf Hawaii, Ascension Island, Diego Garcia und Kwajalein werden die Satelliten 92 % der Zeit verfolgt und überwacht. Während zweier täglicher Zeitfenster von eineinhalb Stunden ist jeder Satellit ohne Kontakt zu den Bodenstationen. Die Hauptstation dient als Datenverarbeitungszentrum für alle Informationen, einschließlich der von den Außenstationen gesammelten Daten. Die Koordinaten der Umlaufbahn werden laufend durch Triangulation bestimmt. Der Vergleich der Zeit der vier Atomuhren der Satelliten mit ähnlichen Geräten am Boden liefert Informationen über Zeitfehler. Driftet ein Satellit geringfügig aus der Umlaufbahn ab, wird eine Neupositionierung vorgenommen. Die Uhren können auch neu eingestellt werden, aber in der Regel werden die Informationen über Zeitfehler als Korrekturfaktoren an die GPS-Signale angehängt. Die berechneten Korrekturen, Zeitkorrekturen und Informationen über die Neupositionierung werden über drei Uplink-Stationen, die mit den Downlink-Überwachungsstationen zusammenarbeiten, an die Satelliten übertragen. Auf diese Weise sind alle GPS-Satelliten in der Lage, die von ihnen gesendeten Parameter wie Ephemeridendaten, Almanachdaten, Informationen über den Zustand der Satelliten und Uhrenkorrekturdaten kontinuierlich zu korrigieren.

Entfernung und Differenz

Die Laufzeit eines Funksignals kann grundsätzlich als Differenz zwischen der Ankunftszeit am Empfänger und der Sendezeit des GPS-Satelliten bestimmt werden. Wie bereits beschrieben, muss die Zeitdifferenz im Sub-Nanosekundenbereich bestimmt werden, um eine Positionsgenauigkeit im Zentimeterbereich zu erreichen. Um eine solche Genauigkeit zu erreichen, wären Atomuhren sowohl im Empfänger als auch in den Satelliten erforderlich. Atomuhren sind jedoch für den Normalverbraucher viel zu teuer. Die von cleveren Ingenieuren gefundene Lösung ist einfach und effektiv. Da es nur wenige Satelliten gibt, werden nur diese mit teuren, hochpräzisen Atomuhren ausgestattet, die eine jährliche Abweichung von nur 2 Nanosekunden aufweisen. Die GPS-Empfänger sind mit relativ billigen Quarzuhren ausgestattet, die bis zu 10 Nanosekunden pro Tag genau gehen. Diese Genauigkeit reicht aus, um davon auszugehen, dass die Zeitverzerrung zwischen der Empfängeruhr und den Uhren an Bord der Satelliten für alle Satelliten gleich ist. Somit ist nur ein einziger Zeitparameter tatsächlich unbekannt: die Zeitverzerrung. Dieser kann ermittelt werden, indem die Laufzeit der Funksignale nicht zu drei, sondern zu vier Satelliten gemessen wird. Diskrepanzen zwischen den berechneten Koordinaten der Empfängerposition (die natürlich nicht vorhanden sein sollten, da es sich nur um einen Standort handelt) liefern genügend Informationen, um die Zeitverzerrung genau zu bestimmen. Jeder Vermessungsingenieur weiß, dass man aus Gründen der Zuverlässigkeit mehr Messdaten sammeln sollte, als tatsächlich zur Lösung der Unbekannten benötigt werden. Daher benötigen alle geodätischen GPS-Empfänger die Daten von mindestens fünf Satelliten, bevor sie die Koordinaten des Empfängerstandorts freigeben.

Wie funktioniert GPS?

Da Vermessungsingenieure täglich davon Gebrauch machen, ist es wichtig zu wissen, wie GPS funktioniert. Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen einige der grundlegenden Kenntnisse vermittelt hat, die für Geomatiker wichtig sind.

GPS-BESCHREIBUNG

In diesem Abschnitt stellen wir die Grundidee von GPS vor und liefern einige Fakten und Statistiken

um verschiedene Aspekte des Global Positioning System zu beschreiben.

DIE GRUNDIDEE

Die GPS-Ortung basiert auf der Trilateration, einer Methode zur Positionsbestimmung durch

Messung von Entfernungen zu Punkten mit bekannten Koordinaten. Die Trilateration erfordert mindestens 3

Entfernungen zu 3 bekannten Punkten. Die GPS-Punktortung hingegen erfordert 4

“Pseudoentfernungen” zu 4 Satelliten.

Dies wirft zwei Fragen auf: (a) “Was sind Pseudoentfernungen?” und (b) “Woher kennen wir die

Position der Satelliten?” Ohne an dieser Stelle zu sehr ins Detail zu gehen, gehen wir zunächst auf die

zweite Frage zuerst.

Woher kennen wir die Position der Satelliten?

Von jedem Satelliten wird ein Signal in Richtung Erde gesendet. Dieses Signal ist kodiert

mit der “Navigationsnachricht” verschlüsselt, die von den GPS-Empfängern der Nutzer gelesen werden kann. Die

Navigationsnachricht enthält Bahnparameter (oft als “Broadcast Ephemeris” bezeichnet), aus denen der Empfänger

aus denen der Empfänger die Satellitenkoordinaten (X,Y,Z) errechnen kann. Dies sind kartesische Koordinaten

in einem geozentrischen System, bekannt als WGS-84, das seinen Ursprung im Massenzentrum der Erde hat, wobei die Z

Achse in Richtung des Nordpols, X in Richtung des Nullmeridians (der durch

Greenwich kreuzt), und Y im rechten Winkel zu X und Z, um ein rechtshändiges orthogonales Koordinatensystem zu

System zu bilden. Der Algorithmus zur Umwandlung der Bahnparameter in WGS-84-Satellitenkoordinaten

in WGS-84-Satellitenkoordinaten umwandelt, wird als “Ephemeriden-Algorithmus” bezeichnet, der in

GPS-Lehrbüchern beschrieben wird [z.B. Leick, 1991].

Was sind Pseudo-Entfernungen?

Die Zeit, zu der das Signal vom Satelliten gesendet wird, wird auf dem Signal kodiert, indem die Zeit

gemäß einer Atomuhr an Bord des Satelliten. Der Zeitpunkt des Signalempfangs wird vom

Empfänger mit einer Atomuhr aufgezeichnet. Ein Empfänger misst die Differenz zwischen diesen Zeiten:

Pseudoentfernung = (Zeitdifferenz) × (Lichtgeschwindigkeit)

Man beachte, dass die Pseudoentfernung fast wie die Reichweite ist, außer dass sie Uhrfehler enthält, weil die

Empfängeruhren bei weitem nicht perfekt sind. Wie korrigiert man Taktfehler?

Wie werden Uhrfehler korrigiert?

Der Satellitenuhrfehler wird in der Navigationsmeldung in Form eines Polynoms angegeben. Der

unbekannte Empfängeruhrfehler kann vom Benutzer zusammen mit den unbekannten Stationskoordinaten geschätzt werden.

Koordinaten geschätzt werden. Da es 4 Unbekannte gibt, benötigen wir mindestens 4 Pseudo-Entfernungsmessungen

Messungen

DIE GPS-SEGMENTE

Es gibt vier GPS-Segmente:

– das Raumsegment, das die Konstellation der GPS-Satelliten umfasst, die

die die Signale an den Nutzer übertragen;

– das Kontrollsegment, das für die Überwachung und den Betrieb des

Raumsegment,

– das Benutzersegment, das die Benutzerhardware und die Verarbeitungssoftware für

Positionierungs-, Navigations- und Zeitmessanwendungen umfasst;

– das Bodensegment, das zivile Ortungsnetze umfasst, die dem

Nutzersegment mit Referenzsteuerung, präzisen Ephemeriden und Echtzeitdiensten

(DGPS), die die Auswirkungen der “selektiven Verfügbarkeit” abschwächen 

Entwurf der Umlaufbahn

Die Satellitenkonstellation ist so ausgelegt, dass immer und überall mindestens 4 Satelliten zu sehen sind,

für einen Nutzer am Boden. Zu diesem Zweck gibt es nominell 24 GPS-Satelliten, die auf

6 Bahnebenen verteilt. Um das Design der Umlaufbahn und die Auswirkungen dieses Designs zu erörtern,

müssen wir kurz abschweifen, um die Geometrie der GPS-Konstellation zu erklären.

Nach den Kepler’schen Gesetzen der Orbitalbewegung hat jede Umlaufbahn ungefähr die Form einer

Ellipse, wobei sich der Massenschwerpunkt der Erde im Brennpunkt der Ellipse befindet. Für eine GPS-Umlaufbahn ist die

Exzentrizität der Ellipse so klein (0,02), dass sie fast kreisförmig ist. Die Halbwertsachse

(größter Radius) der Ellipse beträgt etwa 26.600 km oder etwa 4 Erdradien.

Die 6 Bahnebenen erheben sich über dem Äquator mit einem Neigungswinkel von 55

o

zum Äquator. Der

Punkt, an dem sie von der südlichen zur nördlichen Hemisphäre über den Äquator aufsteigen, wird

die “Rektaszension des aufsteigenden Knotens” genannt. Da die Bahnebenen gleichmäßig verteilt sind

verteilt sind, beträgt der Winkel zwischen den sechs aufsteigenden Knoten 60o.

Jede Bahnebene enthält nominell 4 Satelliten, die im Allgemeinen nicht gleichmäßig auf der Ellipse verteilt sind.

um die Ellipse herum. Daher ist der Winkel des Satelliten innerhalb seiner eigenen Bahnebene, die “wahre

Anomalie”, nur näherungsweise um 90

o

. Die wahre Anomalie wird gemessen vom Punkt

der größten Annäherung an die Erde (dem Perigäum) gemessen. (An dieser Stelle sei angemerkt, dass es auch andere Arten von

“Anomalie” in der GPS-Terminologie gibt, bei denen es sich um Winkel handelt, die für die Berechnung der Satellitenkoordinaten

Koordinaten innerhalb seiner Bahnebene nützlich sind). Anstatt die Anomalie des Satelliten zu jedem relevanten Zeitpunkt zu spezifizieren

Anomalie des Satelliten anzugeben, könnten wir auch den Zeitpunkt angeben, an dem der Satellit das

Perigäum passiert hat, und dann die zukünftige Position des Satelliten auf der Grundlage der bekannten Bewegungsgesetze des

des Satelliten um eine Ellipse.

Das Argument des Perigäums schließlich ist der Winkel zwischen Äquator und Perigäum. Da die Umlaufbahn

nahezu kreisförmig ist, ist dieser Bahnparameter nicht genau definiert, und es werden häufig alternative Parametrisie

werden häufig verwendet.

Zusammengenommen (Exzentrizität, Halbwertsachse, Inklination, Rektaszension des

aufsteigenden Knotens, der Zeitpunkt des Perigäum-Durchgangs und das Argument des Perigäums), definieren diese sechs

Parameter definieren die Satellitenbahn. Diese Parameter werden als Keplersche Elemente bezeichnet.

Mit Hilfe der Keplerschen Elemente und der aktuellen Zeit lassen sich die Koordinaten

des Satelliten zu berechnen.

GPS-Satelliten bewegen sich nicht in perfekten Ellipsen, so dass zusätzliche Parameter erforderlich sind.

Dennoch nutzt GPS die Keplerschen Gesetze zu seinem Vorteil, und die Bahnen werden beschrieben durch

Parameter beschrieben, die Kepler’sches Aussehen haben. Zusätzliche Parameter müssen hinzugefügt werden, um

nicht-keplerianisches Verhalten zu berücksichtigen. Selbst dieser Parametersatz muss vom

Kontrollsegment jede Stunde aktualisiert werden, damit sie ausreichend gültig bleiben.

Bevor wir uns mit dem Ablesen von GPS-Koordinaten befassen, ist es wichtig, dass Sie das GPS-System gut verstehen und Grundkenntnisse über die geografischen Längen- und Breitengrade haben. Wenn Sie das verstanden haben, ist das Ablesen von Koordinaten sehr einfach, und Sie können mit Online-Tools üben.

Einführung in GPS

GPS steht für Global Positioning System; ein System, das für die weltweite Navigation und Vermessung verwendet wird. Es wird in der Regel verwendet, um den genauen Standort auf der Erdoberfläche zu bestimmen und die aktuelle Zeit an einem bestimmten Ort zu ermitteln.

Ermöglicht wird dies durch ein Netz von 24 künstlichen Satelliten, den so genannten GPS-Satelliten, die mit großer Geschwindigkeit und Präzision über der Erde kreisen. Mithilfe von Funkwellen mit geringer Leistung können Geräte mit den Satelliten kommunizieren, um den eigenen Standort auf dem Globus genau zu bestimmen.

Ursprünglich wurde das GPS-System nur vom Militär genutzt, doch seit fast 30 Jahren steht es auch den Bürgern zur Verfügung. Es wird vom US-amerikanischen Verteidigungsministerium verwaltet.

Breitengrad und Längengrad

Das GPS-System nutzt die geografischen Längen- und Breitengrade, um Koordinaten für den Standort einer Person oder einer Sehenswürdigkeit zu ermitteln. Das Ablesen und Verstehen von GPS-Koordinaten erfordert ein grundlegendes Verständnis der Navigation mit Hilfe von Breiten- und Längengraden. Die Verwendung beider Linien liefert Koordinaten für die verschiedenen Orte der Welt.

Breitengrad-Linien

Breitengradlinien sind horizontale Linien, die sich von Osten nach Westen über den Globus erstrecken. Die längste und wichtigste Breitengradlinie ist der Äquator. Der Äquator wird als 0° Breitengrad dargestellt.

Nördlich des Äquators nimmt jede Breitengradlinie um 1° zu. Daher gibt es Breitengradlinien, die 1°, 2°, 3° und so weiter bis zu 90° darstellen. Die obige Abbildung zeigt nur die Breitengrade 15°, 30°, 45°, 60°, 75° und 90° über dem Äquator. Sie werden feststellen, dass die 90°-Breitenlinie durch einen Punkt am Nordpol dargestellt ist.

Alle Breitengrade oberhalb des Äquators sind mit dem Buchstaben “N” gekennzeichnet, um die Lage nördlich des Äquators anzugeben. Es gibt also 15°N, 30°N, 45°N und so weiter.

Wenn man sich südlich des Äquators bewegt, erhöht sich jede Breitengradlinie ebenfalls um 1°. Es gibt Breitengradlinien, die 1°, 2°, 3° und so weiter bis zu 90° darstellen. Die obige Abbildung zeigt nur die 15°, 30° und 45° Breitengradlinien unterhalb des Äquators. Der 90°-Breitengrad wird durch einen Punkt am Südpol dargestellt.

Alle Breitengrade unterhalb des Äquators sind mit dem Buchstaben “S” gekennzeichnet, um die Lage südlich des Äquators anzugeben. Es gibt also 15°S, 30°S, 45°S und so weiter.

Längengradlinien

Die Längengrade sind vertikale Linien, die sich vom Nordpol zum Südpol erstrecken. Die Hauptlinie des Längengrads wird als Nullmeridian bezeichnet. Der Nullmeridian wird als 0° Längengrad dargestellt.

Wenn man sich östlich des Nullmeridians bewegt, nimmt jede Breitengradlinie um 1° zu. Daher gibt es Längengrade, die 1°, 2°, 3° und so weiter bis 180° darstellen. Die obige Abbildung zeigt nur die Längengrade 20°, 40°, 60°, 80° und 90° östlich des Nullmeridians.

Alle Längengrade östlich des Nullmeridians sind mit dem Buchstaben “E” gekennzeichnet, um die Lage östlich des Nullmeridians zu kennzeichnen. Daher haben wir 15°E, 30°E, 45°E usw.

Wenn man sich westlich des Nullmeridians bewegt, erhöht sich jede Breitengradlinie ebenfalls um 1°. Es gibt Längengrade, die 1°, 2°, 3° und so weiter bis zu 180° darstellen. Die obige Abbildung zeigt nur die Längengrade 20°, 40°, 60°, 80° und 90° westlich des Nullmeridians.

Alle Längengrade westlich des Nullmeridians sind mit dem Buchstaben “W” gekennzeichnet, um anzuzeigen, dass sie westlich des Nullmeridians liegen. Es gibt also 15°W, 30°W, 45°W und so weiter.

Weitere Informationen zu Breiten- und Längengraden finden Sie in diesem YouTube-Video, das Sie über den unten stehenden Link aufrufen können:

GPS steht für Global Positioning System, ein globales satellitengestütztes Funknavigationssystem. Es liefert Standort, Geschwindigkeit und Zeitsynchronisation für jeden Empfänger auf der Erde. In diesem Artikel erklären wir, was GPS ist und wie es funktioniert.

Die zentrale Technologie für Apps wie Google Maps hilft uns, von Punkt A nach B zu gelangen. Man findet sie auch in vielen anderen Dingen wie Autos, Smartphones, Computern und Uhren. Darüber hinaus gibt es noch viele andere Anwendungen, z. B. in der Präzisionslandwirtschaft, bei autonomen Fahrzeugen, in der Meeres- und Luftvermessung und in der Verteidigung.

Was ist die Bedeutung von GPS und wie funktioniert es?

GPS ist ein GNSS-Ortungssystem, das sich im Besitz der Regierung der Vereinigten Staaten befindet und von der United States Space Force betrieben wird. Auch andere Länder haben ihre eigenen globalen oder regionalen Satellitennavigationssysteme eingerichtet. 

Diese Systeme nutzen 24 bis 32 Satelliten zur Synchronisierung von Standort-, Geschwindigkeits- und Zeitdaten, um genaue Koordinaten und relative Entfernungen zu ermitteln. Aus diesem Grund ist das System zu einem unersetzlichen Hilfsmittel für den Luft-, See- und Landverkehr geworden.

Bei diesem Verfahren werden vier Satelliten verwendet, um eine Position auf der Erde zu triangulieren. Die ersten drei Satelliten helfen bei der Bestimmung der Zielposition auf der Erdoberfläche. Der vierte Satellit liefert die Höhe des Objekts.

GPS funktioniert durch die Kombination von drei verschiedenen Systemen und deren Zusammenspiel. Im Folgenden werden die drei Elemente von GPS beschrieben:

Satelliten (Raumsegment)

Mehrere Satelliten umkreisen sechs erdnahe Bahnebenen, um den Nutzern Signale über die geografische Position und die Tageszeit zu übermitteln.

Bodenkontrolle (Kontrollsegment)

Das Kontrollsegment besteht aus mehreren Überwachungsstationen, Hauptkontrollstationen und Bodenantennen auf der Erde. Diese Stationen befinden sich auf allen großen Kontinenten der Welt.

Ausrüstung (Nutzersegment)

Die letzte Komponente ist das Nutzersegment/die Ausrüstung, d. h. ein GPS-Empfänger. Man findet diese Empfänger auch in Fahrzeugen, Smartphones, Smartwatches und Telematikgeräten.

GPS-Genauigkeit

Die Genauigkeit eines GPS hängt von mehreren physikalischen und technischen Faktoren ab. Im Folgenden sind einige der wichtigsten Faktoren aufgeführt, die die GPS-Genauigkeit beeinflussen.

• Physikalische Hindernisse (wie Berge, Bäume und Gebäude)
• Verfügbare Satelliten

• Algorithmische Fehler (fehlerhafter oder veralteter Empfänger)
• Künstliche Störungen (Jamming)
• Atmosphärische Bedingungen (Stürme und ionosphärische Verzögerungen)

Welche Anwendungen gibt es für GPS?

Im Folgenden sind einige der praktischen Anwendungen der GPS-Technologie aufgeführt:

• Standortverfolgung 
• Navigation
• Ortung für die Strafverfolgung
• Kartierung und Vermessung
• Verfolgung von Zeitzonen
• Bauwesen und Bergbau
• Verkehrswesen
• Jagen und Fischen
• Unterhaltung (AR-Apps)
• Gesundheit und Fitness

Die Bedeutung von GPS

GPS war ein revolutionärer technischer Fortschritt, der viele moderne Innovationen ermöglicht hat. Es ist heute auch für viele Anwendungen zur Verbesserung der Lebensqualität verantwortlich. Daher kann man sich eine Welt ohne diese Technologie nur schwer vorstellen.

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