Das GPS-System ( NAVSTAR NAVigation System using Time And Ranging - Global Positioning System )
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Das GPS-System (NAVSTAR NAVigation System using
Time And Ranging - Global Positioning System)
1. GPS Warum?
2. Anwendungen
3. Grundprinzip und Funktionsweise
4. Zukunft
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- TRANSIT (ab 1967) 4 Satelliten Messabstände 30-
110min
- steigende Verkehrsdichte im Luftverkehrsraum
(Möglichkeit zur schnellen automatisierten Ortung)
- genauere Positionsangaben nötig (z.B. Öltanker,
Zielkoordinaten)
Warum GPS?
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Nachteile
- in fester Hand des DoD (Department of Defense)
- SA (Selective Aviability)
Deshalb
- GALILEO (30 Satelliten ab ca. 2008)
Satelliten und Umlaufbahnen
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Einsatzgebiete
Militär
- Steuerung von Lenkwaffen
- Positionsbestimmung von Militärfahrzeugen
Zivil
- sichtunabhängiges Landen von Flugzeugen
- Zielführung in unbekannten Städten
- Verfolgung von gestohlenen Fahrzeugen
- präzise Landvermessung
- Blindenführung
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Signale
L1-Signal 1575,42 MHz
- C/A Code mit 1,023MHz (coarse aquisition)
- Navigationsdaten mit 50Hz (Uhrenkorrektur, Bahndaten, Almanach)
L2-Signal 1227,6 MHz
- P-Code für militärische Zwecke (10,23Mhz Y-Code-Verschlüsselter Precision
Position Code)Durch die Laufzeitunterschiede der beiden Trägersignale kann die in der Ionosphäre auftretende Laufzeitverzögerung korrigiert werden, da sonst die Entfernungsmessung verfälscht werden würde.
Datensignal: 37500Bit
25 Blöcke
phasenmoduliert auf
Trägersignal
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Signalzusammensetzung
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Laufzeitmessung
Empfangen
Referenz
Ergebnis
Empfangen
Referenz
Ergebnis
Empfangen
Referenz
Ergebnis
Beispiel
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Positionsbestimmung
Satellit 1 Satellit 2
Position
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Problem mit 2 Satelliten
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Zeitabweichung
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Korrektur durch 3. Satellit
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Verbesserungen
Differentielles GPS (DGPS) - Korrekturdaten von Referenzpunkten werden an Empfänger übermittelt Nachteil: zusätzliche Antenne nötig
Wide Area Augmentation System (WAAS) und EGNOS (Euro Geostationary Navigation Overlay Service)
- Korrekturdaten werden von Referenzpunkten per Satellit an Empfänger übermittelt. Vorteil: nur Software muss für WAAS- oder AGNOS-Empfang gerüstet sein.
Genauigkeit des ursprünglichen GPS-Systems mit aktivierter SA
± 100 Meter
Typische Positionsgenauigkeit ohne SA ± 15 Meter
Typische Differential-GPS (DGPS)-Genauigkeit ± 3 - 5 Meter
Typische Genauigkeit mit aktiviertem WAAS/EGNOS ± 1 - 3 Meter
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Zukunftsaussicht
GALILEO
- Navigationssatellitensystem unter zivilen Aspekten konzipiert und erstellt.
- 30 Satelliten auf NAVSTAR-GPS-Technologie basierend
Vorteile:
- Ausfallsicherheit durch gleichzeitige Nutzung von NAVSTAR und GALILEO
- Öffentliche Dienstleistung, daher Funktionsgarantie mit vertraglicher Haftung
- zuverlässiger durch Integritätsmeldungen
- auch in höheren Breitengraden ohne Schwierigkeiten zu empfangen