Globales Navigationssatellitensysteme (GNSS)

Was ist GNSS?

Globales Navigationssatellitensysteme (auf Englisch Global Navigation Satellite Systems GNSS) sind eine Konstellation von Satelliten, die weltweit Daten für Positionierung, Navigation und Zeitmessung (PNT) bereitstellen. Diese Systeme nutzen ein Netzwerk von Satelliten, die die Erde umkreisen und Signale aussenden, die von GNSS-Empfängern am Boden empfangen werden. Der Empfänger kann seinen genauen Standort bestimmen, indem er die Reisezeit des Signals zum Empfänger und die bekannten Satellitenpositionen berechnet.

Unterscheidung zwischen Satellitennavigationssystemen und GNSS

Die Unterscheidung zwischen Satellitennavigationssystemen und GNSS besteht darin, dass erstere einzelne Systeme wie GPS bezeichnen, während letztere mehrere globale und regionale Systeme umfassen. GNSS schließt GPS (USA), GLONASS (Russland), BeiDou (China) und Galileo (Europa) ein und gewährleistet eine globale Abdeckung und Redundanz für den Zugang zu genauen PNT-Informationen.

Definition von globalen Satellitennavigationssystemen (GNSS) und deren Typen mit Ländern und kurzen Beschreibungen dieser Systeme
Infografik: Definition von GNSS und was sie beinhalten, mit einer kurzen Beschreibung der einzelnen Systeme

Übersicht über die globalen Betriebssysteme

Die primären globalen Betriebssysteme innerhalb des GNSS-Rahmens sind GPS, GLONASS, BeiDou und Galileo:

SystemHerkunftBeschreibung
GPS (Globales Positionierungssystem)Vereinigte StaatenDas bekannteste und am weitesten verbreitete GNSS-System, entwickelt und betrieben vom Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten. Es bietet präzise Positions- und Navigationsdaten durch ein Netzwerk von Satelliten, die die Erde umkreisen und kontinuierlich Signale senden
GLONASS (Globales Navigationssatellitensystem)RusslandDas russische Pendant zum GPS funktioniert ähnlich mit einer Konstellation von Satelliten, die Signale an Empfänger auf der Erde senden. Bietet globale Abdeckung mit einem Schwerpunkt auf den nördlichen Regionen
BeiDouChinaChinas Satellitennavigationssystem, das zunächst als regionales System begann, sich aber zu einem globalen System namens BeiDou-3 entwickelte. Es bietet hauptsächlich Abdeckung in Asien, hat sich jedoch erweitert, um globale Abdeckung zu bieten und bietet ähnliche Fähigkeiten wie GPS und GLONASS
GalileoEuropäische UnionDas globale Navigationssystem der Europäischen Union zielt darauf ab, ein unabhängiges und zuverlässiges Satellitennavigationssystem für zivile Nutzung zu bieten. Es befindet sich noch in der vollständigen Implementierung, bietet jedoch bereits weltweit Positions- und Zeitmessdienste für Benutzer an

Regionale Navigationssysteme

Regionale Navigationssysteme verbessern die Wirksamkeit von GNSS in bestimmten Gebieten:

  • NavIC (Navigation mit indischer Konstellation): Indiens System deckt den Indischen Ozean und angrenzende Regionen ab, wodurch die Navigationsgenauigkeit und -verfügbarkeit verbessert wird.
  • QZSS (Quasi-Zenith-Satellitensystem): Japans System verbessert die GPS-Abdeckung in Asien-Ozeanien, insbesondere in städtischen Gebieten und in Bereichen mit schwierigen Sichtverhältnissen.

Diese regionalen Systeme erhöhen die Wirksamkeit von GNSS, indem sie die Genauigkeit und Verfügbarkeit in ihren jeweiligen Bereichen verbessern.

Klassifikation von GNSS

GNSS kann basierend auf den Fähigkeiten in Generationen eingeteilt werden:

  • GNSS-1 (Erste Generation): Umfasst GPS und GLONASS, die ursprünglich für militärische Zwecke entwickelt wurden, aber jetzt weltweit für zivile Anwendungen genutzt werden, ergänzt durch Systeme wie SBAS und GBAS für verbesserte Genauigkeit und Zuverlässigkeit.
  • GNSS-2 (Zweite Generation): Gekennzeichnet durch vollständig unabhängige zivile Satellitennavigationssysteme, exemplarisch dargestellt durch Galileo, die erhöhte Genauigkeit und Verfügbarkeit bieten und bodengestützte Augmentierungssysteme für verbesserte Datengenauigkeit integrieren.

Anwendungen von GNSS

Die Anwendungen von GNSS umfassen verschiedene Sektoren, einschließlich militärischer, ziviler und aufkommender Bereiche:

SektorAnwendungBeschreibung
MilitärNavigationGNSS bietet präzise Positionsbestimmung und Navigation, um militärische Kräfte effektiv in verschiedenen Umgebungen zu unterstützen
ZielverfolgungGNSS hilft, Raketen und Waffen mit hoher Genauigkeit zu lenken
AufklärungGNSS unterstützt die Aufklärung durch genaues Orten von Positionen
ZivilNavigationssystemeGNSS wird in Navigationssystemen für Autos, Flugzeuge und Schiffe für Routenplanung und Führung verwendet
Vermessung und KartierungGNSS hilft bei der Erstellung genauer Karten und der Vermessung von Geländemerkmalen
GeodäsieGNSS trägt zur Erforschung der Form und Größe der Erde bei
PräzisionslandwirtschaftGNSS ermöglicht Landwirten die Optimierung des Ressourceneinsatzes (Dünger, Pestizide) durch genaue Positionierung für Traktoren und Ausrüstungen
TransportGNSS wird für Fahrzeugortung, Flottenmanagement und Logistikoptimierung verwendet
VerbraucherelektronikSmartphones und tragbare Geräte integrieren häufig GNSS für standortbasierte Dienste
NeuAutonome FahrzeugeGNSS liefert präzise Positionsbestimmung und Navigation, die für selbstfahrende Autos entscheidend sind
Suche und RettungGNSS hilft, verlorene oder gestrandete Personen zu lokalisieren
KatastrophenmanagementGNSS hilft bei der Verfolgung von Katastrophen und der Koordinierung von Hilfsmaßnahmen
AnlagenverfolgungGNSS ermöglicht die Echtzeitverfolgung wertvoller Vermögenswerte wie Fracht oder Ausrüstung
Smarte StädteGNSS trägt zur Entwicklung intelligenter Transportsysteme bei, optimiert den Verkehrsfluss und verwaltet Ressourcen

Referenzen

  1. A Beginner’s Guide to GNSS in Europe” (PDF). IFATCA.
  2. Galileo General Introduction – Navipedia”. gssc.esa.int.
  3. GNSS signal – Navipedia”. gssc.esa.int.
  4. IRNSS Programme – ISRO”. www.isro.gov.in.
  5. Satellite navigation – Wikipedia
  6. What are Global Navigation Satellite Systems? | NovAtel
  7. GNSS – Global Navigation Satellite System
  8. Global Navigation Satellite System (GNSS) and satellite navigation explained

Additional Resources