Ortung mit GPS

Was ist GPS?

Das Globale Positionssystem (GPS) ist zunächst einmal ein Navigationssystem.

GPS - Global Positioning System

Durch das Verteidigungsministerium der USA betriebenes satellitengestütztes Navigationssystem zur weltweiten Positionsbestimmung.

Eine Konstellation von 24 Satelliten kreist in zwölf Stunden in einer Höhe von 14000 Meilen bezogen auf das Zentrum der Erde um dieselbige. Jeder Satellit ist mit vier atomaren Uhren ausgerüstet, welche die Zeit hochgenau halten. Sie senden ihre präzisen, zeitgesteuerten Funksignale mit Lichtgeschwindigkeit durch die Atmosphäre auf die Oberfläche der Erde.

Die Signale von jedem Satelliten erreichen die Erdoberfläche zu geringfügig unterschiedlichen Zeiten. Dieser Zeitunterschied ist zum Abstand zwischen den Satelliten und dem zu messenden Punkt proportional. So dient jeder Funkstrahl als ein 20200 Kilometer langes Lineal.

Trigonometrie des GPS

Der GPS-Empfänger enthält eine empfindliche Antenne und einen Zeitplan (oder Almanach) für die Satelliten. Er misst die Zeitdifferenz zwischen den Ankünften der Signale und vergleicht ihn mit dem Zeitplan. Mit der Anwendung der Trigonometrie kann der Längengrad, der Breitengrad und die Höhe des Empfängers berechnet werden. Wie bei allen trigonometrischen Berechnungen werden drei Satelliten gebraucht, um den Längengrad und den Breitengrad zu berechnen; mit Hilfe eines vierten Satelliten wird die Höhe bestimmt. Weitere Satelliten erhöhen die Genauigkeit.

Datum

Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass die Erde nicht ganz rund ist, sondern ein abgeplattetes Rotationsellipsoid. Dies ist wichtig, wenn ein GPS-Empfänger verwendet wird, um eine Karte mit einer Genauigkeit von zehn Metern zu erstellen. Der erfolgreichste Versuch, das Geoid in eine Landkarte zu glätten, ist das WGS 84 Format. Die „Kugel“ wurde in 60 Zonen geteilt, je sechs Grade weit und danach auf eine flache Oberfläche mit der „Universal Transverse Mercator Projektion“ übertragen.

Die meisten Länder haben ihr eigenes Kartendatum, wie z.B. Großbritannien das „British National Grid“. Einige Länder wie z.B. Oman haben wegen starker Höhenunterschiede in der Erdoberfläche in verschiedenen Teilen des Landes zwei Kartendaten. Dies kann viel Verwirrung auslösen.

Wenn ein GPS-Empfänger zum Erstellen von Landkarten genutzt wird, ist das wichtigste die Einstellung des Gitters und des Kartendatums, um die Genauigkeit zu erhalten.

SA - Selective Availability

GPS wird vom amerikanischen Verteidigungsministerium betrieben. Die Selective Availibiliy, welche die Genauigkeit der zivilen GPS-Empfänger auf 150 Meter beschränkte, wurde von Präsident Clinton im Jahr 2000 abgeschaltet. Heute sind zehn bis 15 Meter Genauigkeit mit zivilen Empfängern erreichbar.

Wer benutzt GPS?

GPS wird verwendet für die Navigation zu Lande, auf dem Meer und in der Luft. Weitere Anwendungen sind Landvermessung, Kartographie und Geodäsie, Fahrzeugortung, Landwirtschaft, Transportsysteme, Archäologie, Bergsteigen und Fischerei.

Techniken.OrtungMitGPS by Katrin Reiher at 02.03.2007 13:15