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6 GNSS Satellitennavigation
Die Satellitenfunkuhr GNS181 wurde mit dem Ziel entwickelt, Anwendern eine hochgenaue Zeit- und Frequen-
zreferenz zur Verfügung zu stellen. Hohe Genauigkeit und die Möglichkeit des weltweiten Einsatzes rund um
die Uhr sind die Haupteigenschaften dieses Systems, welches seine Zeitinformationen von den Satelliten des
amerikanischen GPS (Global Positioning System), des russischen GLONASS (GLObal NAvigation Satellite
System, des europäischen Galileo und des chinesischen BeiDou empfängt.
Diese satellitengestützten Systeme dienen zur Radioortung, Navigation und Zeitübertragung.
Das Prinzip der Orts- und Zeitbestimmung mit Hilfe eines Empfängers beruht auf einer möglichst genauen
Messung der Signallaufzeit von den einzelnen Satelliten zum Empfänger. Vier Satelliten müssen zugleich zu
empfangen sein, damit der Empfänger seine Position im Raum (x, y, z) und die Abweichung seiner Uhr von der
Systemzeit ermitteln kann. Kontrollstationen auf der Erde vermessen die Bahnen der Satelliten und registrieren
die Abweichungen der an Bord mitgeführten Atomuhren von der Systemzeit. Die ermittelten Daten werden zu
den Satelliten hinaufgefunkt und als Navigationsdaten von den Satelliten zur Erde gesendet.
Die hochpräzisen Bahndaten der Satelliten, genannt Ephemeriden, werden benötigt, damit der Empfänger zu
jeder Zeit die genaue Position der Satelliten im Raum berechnen kann. Ein Satz Bahndaten mit reduzierter
Genauigkeit wird Almanach genannt. Mit Hilfe der Almanachs berechnet der Empfänger bei ungefähr bekannter
Position und Zeit, welche der Satelliten vom Standort aus über dem Horizont sichtbar sind. Jeder der Satelliten
sendet seine eigenen Ephemeriden sowie die Almanachs aller existierender Satelliten aus.
Das GPS System wurde vom Verteidigungsministerium der USA (US Departement Of Defense) installiert
und arbeitet mit zwei Genauigkeitsklassen: den Standard Positioning Services (SPS) und den Precise Posi-
tioning Services (PPS). Die Struktur der gesendeten Daten des SPS ist veröffentlicht und der Empfang zur
allgemeinen Nutzung freigegeben worden, während die Zeit- und Navigationsdaten des noch genaueren PPS
verschlüsselt gesendet werden und daher nur bestimmten (meist militärischen) Anwendern zugänglich sind.
GLONASS wurde ursprünglich vom Russischen Militär zur Echtzeit-Navigation und Zielführung von balistis-
chen Raketen entwickelt. Auch GLONASS Satelliten senden zwei Arten von Signalen: ein Standard Precision
Signal (SP) und ein verschleiertes High Precision Signal (HP).
BeiDou ist ein chinesisches Satellitennavigationssystem. Die zweite Generation des Systems, die offiziell das
BeiDou-Navigationssatellitensystem (BDS) genannt wird und auch unter dem Namen „COMPASS" bekannt
ist, besteht aus 35 Satelliten. BeiDou wurde im Dezember 2011 mit 10 Satelliten in Betrieb genommen, die für
Dienstleistungen für Kunden im asiatisch-pazifischen Raum zur Verfügung gestellt wurden. Die Fertigstellung
des Systems ist für das Jahr 2020 geplant.
Galileo ist ein in Aufbau befindliches europäisches globales Satellitennavigations- und Zeitgebungssystem
unter ziviler Kontrolle (europäisches GNSS). Es soll weltweit Daten zur genauen Positionsbestimmung liefern
und ähnelt im Aufbau dem US-amerikanischen GPS, dem russischen GLONASS-System und dem chinesis-
chen Beidou-System. Die Systeme unterscheiden sich grundsätzlich teilweise nur durch Frequenznutzungs-
/Modulationskonzepte und die Satellitenkonstellation.
Satellitenkonstellation
Es sind 30 Satelliten geplant, die die Erde auf drei Bahnebenen umkreisen sollen. Pro Bahnebene sind neun
Satelliten vorgesehen plus zusätzlich ein Reservesatellit. Bei einer Höhe von 23.222 km über der Erdoberfläche
benötigen die Satelliten etwa 14 Stunden für einen Umlauf.
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Datum: 17. Juni 2020
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