Grundlagen und Geschichte der globalen Positionsbestimmung
Das Global Positioning System (GPS) ist ein satellitengestütztes Funknavigationssystem, das weltweit rund um die Uhr und bei jedem Wetter präzise Geolokalisierung, Geschwindigkeit und Zeitsynchronisation liefert.
Ursprünglich in den 1970er-Jahren für militärische und Luft- und Raumfahrtzwecke entwickelt, machte die zivile Freigabe hochpräziser Signale GPS zum Rückgrat der globalen Logistik, Seefahrtnavigation und Fahrzeugtelematik.
GPS bezeichnet speziell die US-amerikanische Satellitenkonstellation. GNSS (Global Navigation Satellite System) umfasst GPS (USA), GLONASS (Russland), Galileo (Europa) und BeiDou (China). Multi-GNSS-Geräte bieten maximale Abdeckung und Zuverlässigkeit.
Die drei Hauptsegmente von GPS
Der GPS-Betrieb beruht auf dem nahtlosen Zusammenspiel dreier grundlegender Segmente:
- Raumsegment: 24 bis 31 aktive Satelliten in 6 Umlaufbahnen auf einer Höhe von etwa 20.200 km.
- Kontrollsegment: Weltweite Bodenstationen, zentrale Kontrollzentren und Antennen zur Überwachung des Satellitenzustands und zur Uhrenkalibrierung.
- Nutzersegment: Spezielle Empfänger, Fahrzeug-Telematikeinheiten und Smartphones, die Satellitensignale empfangen.
Wie die Position berechnet wird: Satelliten-Trilateration
Ein GPS-Tracker berechnet seine genaue Position, indem er die exakte Laufzeit der Funksignale von mindestens 4 verschiedenen Satelliten misst. Unter Kenntnis der Lichtgeschwindigkeit berechnet der Empfänger die Entfernungen und ermittelt den exakten Schnittpunkt der sphärischen Distanzgrenzen.