Global Positioning System - (Globales Positionsbestimmungssystem) GPS Global Positioning System - (Globales Positionsbestimmungssystem)
Gliederung Einsatzbereiche Geschichte Aufbau des GPS Systems Weltraumsegment Kontrollsegment Benutzersegment Positionsbestimmung Pseudo Entfernungen Korrelation Mögliche Fehlerquellen Galileo Quellen
Einsatzbereiche GPS war ursprünglich zur Positionsbestimmung und Navigation im militärischen Bereich (in Waffensystemen, Kriegsschiffen, Flugzeugen) usw. vorgesehen. Heute wird es auch im zivilen Bereich genutzt: in der See- und Luftfahrt durch Navigationssysteme im Auto zur Orientierung im Outdoor-Bereich In der Landwirtschaft Einsatz in Mobiltelefonen
Geschichte Das GPS-Programm wurde im Jahre 1973 gestartet. Der erste GPS-Satellit wurde 1978 in den Weltraum entsandt. Im Dezember 1993 wurde die anfängliche Funktionsbereitschaft festgestellt. Zu diesem Zeitpunkt waren 24 Satelliten im Einsatz. Die volle Funktionsbereitschaft wurde im April 1995 erreicht und am 17. Juli 1995 bekannt gegeben Künstliche Verschlechterung der Genauigkeit Am 1. Mai 2000 wurde diese künstliche Ungenauigkeit bei allen Satelliten abgeschaltet. Seit Dezember 2006 sind 31 Satelliten aktiv.
Aufbau des GPS-Systems Weltraumsegment (Satelliten) Kontrollsegment (Kontrollstationen) Benutzersegment (GPS-Empfänger)
Weltraumsegment 24 Satelliten Die Satelliten umkreisen die Erde mit 3,9 km pro Sekunde Umlaufzeit von 12 Stunden Sternzeit 4 Satelliten können überall auf der Welt zu jeder Zeit empfangen werden
Kontrollsegment Die Kontrolle über das GPS-System liegt vollständig in der Hand der US-Armee. "Master Control Station" sowie weitere Monitorstationen
Kontrollsegment Überwacht und steuert die Satelliten Versorgt Satelliten mit korrekten Bahn- und Uhrzeitinformationen
Benutzersegment GPS-Empfangsgeräte
GPS-Satellitenempfänger können in Armbanduhren integriert werden Größe eines Mobiltelefons Alle heutigen Geräte haben mindestens 12 Kanäle Geräte für den professionellen Einsatz sind typischerweise größer und wesentlich genauer
Positionsbestimmung “Meine Position ist gerade Y und diese Nachricht wurde zum Zeitpunkt Z versandt".
Der GPS Empfänger vergleicht die Zeit, zu der das Signal ausgesandt wurde mit der Zeit, zu der das Signal empfangen wurde. Werden nun von weiteren Satelliten Messungen hinzugefügt, so kann die aktuelle Position durch Trilateration bestimmt werden werden. Mit wenigstens drei Satelliten kann der GPS Empfänger seine Position auf der Erdoberfläche bestimmen. Mit Hilfe von vier oder mehr Satelliten kann ein "3D position fix" bestimmt werden.
Geschwindigkeit und Bewegungsrechnung 1. Möglichkeit: ständige Neuberechnung der aktuellen Position 2. Möglichkeit Ausnutzen des Dopplereffekts, der durch die Bewegung bei den übermittelten Signalen auftritt.
Vereinfacht liegt also der Positionsbestimmung mit Hilfe von GPS das gleiche Prinzip zugrunde, das man bereits als Kind genutzt hat, um die Entfernung eines Gewitters abzuschätzen.
Pseudo Entfernungen
Verschiebung der Signale
Oben: Signal des Satelliten Mitte: Signal des Empfängers Unten: Beide Signale multipliziert Summiert man für jede Position das multiplizierte Signal erhält man in diesem Fall einen Korrelationswert von 9
Oben: Signal des Satelliten Mitte: Signal des Empfängers Unten: Beide Signale multipliziert Summiert man für jede Position das multiplizierte Signal erhält man in diesem Fall einen Korrelationswert von 25.
Oben: Signal des Satelliten Mitte: Signal des Empfängers Unten: Beide Signale multipliziert Summiert man für jede Position das multiplizierte Signal erhält man in diesem Fall einen Korrelationswert von 9
Sendet Pseudo-Code Empfängt Pseudo-Code & verarbeitet beide Codes
Mögliche Fehlerquellen Mehrfach Signale
Mögliche Fehlerquellen Zeitverzug der Funksignale in der Ionos- und Troposphäre
Störungen durch die Iono- und Troposphäre ± 5,5 Meter Schwankungen der Satellitenumlaufbahnen ± 2.5 Meter Uhrenfehler der Satelliten ± 2 Meter Mehrwegeeffekt ± 1 Meter
Galileo europäisches Satellitennavigationssytem Ende 2011 betriebsbereit kompatibel zu GPS ungeklärte Finanzierung
Galileo 30 Satelliten (27 + 3 Ersatz)
GPS / Galileo Vergleich Vorteile von Galileo: Nicht unter militärischer Kontrolle Atomuhren genauer Genauer, da zwei Frequenzen Positionsbestimmung: < 1 Meter • 27 statt 24 Satelliten
Dienste Open Service (OS) Commercial Service (CS) Kostenlos Commercial Service (CS) kostenpflichtig Safety-of-Life (SoL) Public Regulated Service (PRS)
Danke für eure Aufmerksamkeit
Quellen http://de.wikipedia.org/wiki/Galileo_(Satellitennavigation) http://www.kowoma.de/gps/ http://www.kh-gps.de/ http://www.galileo-navigationssystem.com