GPS

GPS ist unser weltweites Navigationssystem das mithilfe von Satelliten funktioniert.


Erklärung

Allgemeine Informationen

  • Weltweites Positionssystem (Ortungssystem)
  • Ursprung als militärisches Projekt der USA (60er Jahre)
  • Seit 1995 voll einsatzfähig
  • GPS basiert auf 24 Satelliten, die die Erde in verschiedenen Bahnen umrunden

Nutzung

  • Navigation (Auto, Smartphone)
  • Wissenschaft (Beobachtung von vulkanischer Aktivität, Veränderung der arktischen Eisdecke)

Funktion

  • Satelliten umrunden die Erde so, dass auf der Erde immer das Signal von mindesten dreien empfangen werden kann.
  • Jeder Satellit sendet Signal über:
    • Name
    • Zeit am Ort des Satelliten
    • Standort des Satelliten
  • Empfänger auf der Erde (z.B. Navy im Auto) erkennt Satellitensignal (Name, Standort, Uhrzeit)
    • Gleicht die empfangene Uhrzeit des Satelliten mit seiner eigenen Zeit ab (Uhrzeit Satellit 20:00 Uhr, Uhrzeit Auto 20:02 Uhr)
    • Signal hat immer dieselbe Geschwindigkeit (z.B. 2.500 m/s)
    • Wenn das Signal also 2 Sekunden vom Satelliten zum Auto braucht, und sich mit einer Geschwindigkeit von 2.5000 m/s bewegt hat es eine Distanz von 5.000 Metern zurückgelegt
    • Das Auto liegt also auf einem 5.000 Meter Umkreis zum Satelliten

Formel für Geschwindigkeit:

v = \frac{s}{t}v=stv = \frac{s}{t}

  • Dieser Umkreis wird dann auch noch aus dem Signal eines zweiten und dritten Satelliten berechnet
  • Das Auto befindet sich dann auf dem Schnittpunkt
  • Genauigkeit:
    • Für eine genaue Positionsbestimmung ist das Signal von mindestens drei Satelliten notwendig
    • Je mehr Satelliten, desto genauer wird die Positionsbestimmung
    • Ab vier Satelliten kann auch die Höhe bestimmt werden

Beispiel

Alternativen zum amerikanischen GPS:

  • Galileo (Europäisches Satelitensystem)
  • Glossas (Russisches Satelitensystem)
  • Beidou (Chinesisches Satelitensystem)
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