Global Positioning System (GPS)
Was ist GPS?
Das Global Positioning System – GPS (Deutsch: Globales Positionsbestimmungssystem) ist ein satellitengestütztes Navigationssystem, das Benutzern weltweit präzise Positions- und Zeitdaten zur Verfügung stellt. Ursprünglich vom Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten für militärische Zwecke konzipiert, hat sich GPS über seine ursprünglichen Zwecke hinaus zu einem unverzichtbaren Werkzeug in verschiedenen zivilen Bereichen wie Navigation, Transportwesen und Vermessung entwickelt.
Wie funktioniert GPS?
GPS funktioniert durch ein Netzwerk von Satelliten, die die Erde umkreisen. Diese Satelliten senden kontinuierlich Signale aus, die ihre genaue Position und die aktuelle Zeit enthalten. Wenn Sie einen GPS-Empfänger verwenden, empfängt dieser Signale von mehreren Satelliten über sich.
Indem der Empfänger die Zeit berechnet, die jedes Signal benötigt, um ihn zu erreichen, und die genaue Position jedes Satelliten kennt, kann der GPS-Empfänger seine eigene Position auf der Erde triangulieren. Im Wesentlichen misst er die Entfernung vom Empfänger zu jedem Satelliten und verwendet diese Informationen, um seine genaue Position zu bestimmen, typischerweise mit bemerkenswerter Genauigkeit.
Dieser Prozess erfolgt nahezu augenblicklich, was GPS-Benutzern ermöglicht, ihre Position auf einer Karte zu bestimmen, Routen zu navigieren und Bewegungen in Echtzeit zu verfolgen.
Schlüsselattribute
GPS unterscheidet sich von anderen Navigationstechnologien durch seine Schlüsselattribute:
- Genauigkeit: GPS sticht unter den globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS), wie GLONASS, Galileo und BeiDou, durch seine außergewöhnliche Präzision in der Bereitstellung von Positionsdaten hervor.
- Abdeckung: Mit seinem umfangreichen Satellitennetz bietet GPS eine unübertroffene globale Abdeckung, die andere GNSS-Systeme übertrifft. Dies gewährleistet Zuverlässigkeit und Wirksamkeit an diversen geografischen Standorten weltweit.
- Verfügbarkeit: Da es bereits über einen längeren Zeitraum in Betrieb ist, verfügt GPS über eine bewährte Zuverlässigkeit und Benutzerzugänglichkeit. Seine Langlebigkeit und weit verbreitete Akzeptanz verleihen den Nutzern Vertrauen in seine kontinuierliche Verfügbarkeit.
Technische Einblicke
GPS basiert auf einer Satellitenkonstellation und den von ihr ausgestrahlten Signalen. Jedes GPS-Signal arbeitet auf unterschiedlichen Frequenzbändern und dient einem bestimmten Zweck, z. B. Standardpositionierung, militärische Anwendungen oder erhöhte Genauigkeit. Relativitätskorrekturen werden an GPS-Signalen vorgenommen, um die Zeitdilatation aufgrund der hohen Geschwindigkeiten der Satelliten und der von ihnen erfahrenen Gravitationsfelder zu berücksichtigen.
| L1-Band | Wird für die Standardpositionierung und Navigation verwendet |
| L2-Band | Stellt ein zusätzliches Signal für militärische Nutzer bereit und bietet verbesserte Genauigkeit |
| L5-Signal | Ein neueres Signal, das die Genauigkeit von GPS-Empfängern weiter verbessert |
GPS: Über die Navigation hinaus
| Thema | Beschreibung |
|---|---|
| Anwendungen von GPS | Navigationsfähigkeiten Fahrzeugverfolgung Flottenmanagement Präzisionslandwirtschaft Geolocation-Dienste Integration in Smartphones Tablets und Smartwatches |
| Internationale Navigationssysteme | GLONASS, Galileo, BeiDou Bieten regionale oder globale Abdeckung Verringerung der Abhängigkeit von GPS |
| Herausforderungen und Bedenken | Sicherheit und Zuverlässigkeit der GPS-Signale Störangriffe und Spoofing |
| Bedeutung für die globale Sicherheit | Militäroperationen, Katastrophenhilfe, Suche und Rettung sind auf genaue GPS-Informationen angewiesen |
| Zukünftige Fortschritte bei GPS | Forschung zur Verbesserung der Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von GPS-Signalen Integration mit 5G und autonomen Fahrzeugen |
Referenzen
- United States Department of Transportation; Federal Aviation Administration (October 31, 2008). „Global Positioning System Wide Area Augmentation System (WAAS) Performance Standard“ (PDF).
- Science Reference Section (November 19, 2019). „What is a GPS? How does it work?“. Everyday Mysteries. Library of Congress.
- National Coordination Office for Space-Based Positioning, Navigation, and Timing (February 22, 2021). „What is GPS?“. GPS.gov: GPS Overview
- Global Positioning System – Wikipedia
- What is GPS?
- GPS – National Geographic