Wie funktioniert GPS?

Alle modernen Navigationsgeräte nutzen das GPS-System, um den Standort feststellen zu können. Künftig könnte auch das europäische Pendant zu diesem US-System, das auf den Namen Galileo hört und ähnlich funktioniert, Basis für Navigationsmechanismen sein.

GPS Navstar wurde in den Siebziger Jahren eingeführt und sollte ursprünglich mit 21 Satelliten betrieben werden - heute sind über 50 in den Weltraum transportiert worden. GPS steht dabei für Global Positioning System und hat seinen Ursprung im militärischen Bereich. Die Satelliten strahlen nur mit ca. 50 Watt ab, Fernsehsatelliten schaffen etwa die doppelte Leistung.

Das GPS nutzt hohe Frequenzen und durchdringt damit nur schwer dichtere Materialien. Wo Wetter keinen Verbindunsabbruch bedeutet, kann schon nasses Laub die 'Sicht' verhindern. Im Tunnel oder in einer Garage ist GPS daher nicht verfügbar. Metall ist auch hinderlich für den GPS-Empfang, was im Auto zum Problem werden kann. Nicht nur die Schale ist hier aus Metall, auch die Scheiben können bedampft sein (Sonnenschutz).

In knapp 12 Stunden umkreist ein Satellit die Erde. Sie sind nur halb so weit von der Erde entfernt, wie geostationäre TV-Satelliten.





Die Ausrichtung der Satelliten erfolgt so, dass zu jedem Zeitpunkt und an jeder Stelle der Weltkugel zumindest vier Satelliten in Reichweite sind. In den stark bewohnten Gebieten sind sie immer so nah, dass eine Positionierung mit den Satellitendaten sehr genau erfolgen kann. Fünf Bodenstationen der US Army kontrollieren die Satelliten permanent.

GPS-Empfänger benutzen Kanäle, um mit den einzelnen Satelliten Kontakt aufzunehmen. Je mehr Kanäle ein Gerät nutzt, desto schneller und genauer kann es die aktuelle Position feststellen. Über jeden Kanal empfängt das Gerät kurze Meldungen, die die Position des Satelliten angeben und auch den Sendezeitpunkt exakt messen. Aufgrund von mehreren Positionen und Nachrichtenzeiten kann ein GPS-Empfänger genau herausfinden, wo er sich selbst befindet. Die Zeitrifferenz ist eine Maßgröße für die Entfernung zum Satelliten, durch zumindest drei Positionen und Entfernungen stellt ein GPS-Empfänger fest, wo er sich auf der Erde gerade befindet. Je mehr Daten er bekommt, desto exakter kann er die Position herausfinden. Insbesondere, wenn man weit von der Meereshöhe entfernt ist, muss zumindest ein vierter Satellit in Sichtweite sein, um auch die Höhe ausmachen zu können.

Beim ersten Start und nach längeren Zeiten brauchen GPS-Empfänger üblicherweise länger, um den eigenen Standort bestimmen zu können. Sie müssen dann nämlich alle Satelliten durchtesten und sich langsam an ihren eigenen Standort herantasten. Erst nach einigen Minuten werden sie den Standort erfaßt haben. Danach sollte diese Prozedur nicht mehr allzu häufig notwendig sein, denn die GPS-Empfänger merken sich typischerweise die letzte Position und können mit diesen Daten die nächsten Schritte vorberechnen.

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