Anhang C - Global Positioning System (Gps) - Raven Rgl 600 Smartbar Betriebsanleitung

ANHANG C - GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS)

GPS ist ein satellitengestütztes globales Navigationssystem, das vom US-Verteidigungsministerium
eingerichtet wurde und betrieben wird. Ursprünglich war dieses System ausschließlich dazu gedacht,
die militärischen Verteidigungseinrichtungen zu unterstützen. Die Funktionalität von GPS wurde jedoch
erweitert, sodass mittlerweile exakte Ortungs- und Zeitinformationen für viele zivile Anwendungen möglich
sind.
Um GPS vollständig zu verstehen, muss man sich intensiv mit der zugrunde liegenden Technik auseinander
setzen. Sich das Funktionsprinzip von GPS klar zu machen und seine Einsatzmöglichkeiten schätzen
zu lernen, ist jedoch nicht besonders schwierig. Zusammenfassend kann man sagen: 24 Satelliten in
sechs Umlaufbahnen umkreisen die Erde zweimal pro Tag in einem Neigungswinkel von ca. 55 o zum
Äquator. Diese Satellitenkonstellation überträgt kontinuierlich kodierte Ortungs- und Zeitinformationen
auf hohen Frequenzen im Bereich von 1500 Megahertz. GPS-Empfänger mit Antennen, die so positioniert
sind, dass sie „freie Sicht" auf die Satelliten haben, nehmen diese Signale auf und verwenden die kodierten
Informationen, um eine Position in einem Erdkoordinatensystem zu berechnen.
GPS ist das Navigationssystem schlechthin, nicht nur heute, sondern auch für die nächsten Jahre. GPS
stellt mit Abstand das weltweit genaueste Allwetter-Navigationssystem dar, es kann jedoch immer noch
in beträchtlichem Umfang Fehler aufweisen. Die GPS-Empfänger ermitteln die Position, indem sie die
Zeit berechnen, die für die Übertragung von Funksignalen vom jeweiligen Satelliten bis zur Erde benötigt
wird. Es handelt sich hierbei um die altbekannte Gleichung „Weg = Geschwindigkeit x Zeit". Funkwellen
bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit fort (in dieser Gleichung als „Geschwindigkeit" bezeichnet). Die
ermittelte Zeit und die Tatsache, dass die Position des Satelliten jeweils in ein kodiertes Navigationssignal
umgewandelt wird, ermöglichen es, dass der Empfänger mithilfe von etwas Trigonometrie seine Position
auf der Erde bestimmt.
Die Genauigkeit der Position ist abhängig von der Fähigkeit des Empfängers, für jedes Satellitensignal
die Zeit zu berechnen, die es für seinen Weg hinunter zur Erde benötigt. Hierin liegt genau das Problem.
Es existieren sieben Hauptfehlerquellen, die die Berechnung des Empfängers beeinträchtigen können.
Diese Fehler sind folgende:
1. Ionosphärische und troposphärische Verzögerungen des Funksignals
2. Mehrwegigkeit des Signals (Multipath)
3. Abweichung der Uhr des Empfängers
4. Fehler bei der Positionsbestimmung (Ephemeriden) für den Satelliten in der Umlaufbahn
5. Fehler der GPS-Satelliten
6. Abweichungen bei der Verfolgung (Positionsänderungen bei Verlust und Wiedererfassung
von Satelliten).
7. Leistung und Kosten des GPS-Empfängers
Die Kombination aus diesen Fehlern sowie einer schlechten Satellitengeometrie kann die GPS-Genauigkeit
eines Hochleistungs-GPS-Empfängers auf etwa 5 m RMS einschränken, bei preisgünstigen Empfängern
sind es 10 bis 15 m RMS. Viele dieser Fehler können durch eine Technik korrigiert oder behoben werden,
die „Differential" genannt wird.