GPS (Global Positioning System)

Was steckt dahinter?
Jeder kennt die Geschichte und fürchtet sich davor: Nach einem schönen Abend in einem netten Lokal will man den Heimweg mit dem in der City geparkten Auto antreten. Dann aber der große Schock. Man findet sein Auto nicht mehr. Vergessen, wo man es geparkt hat? Abgeschleppt? Nach langem Suchen die Erkenntnis: Das Auto wurde gestohlen!

Mit GPS gibt es ein System, das den Diebstahl zwar nicht verhindert, aber doch die Ortung und Navigation des Fahrzeugs ermöglicht. GPS ist die Abkürzung für Global Positioning System und gilt als die Zukunftstechnologie schlechthin. Zu Lande, zu Wasser und in der Luft. Demzufolge können gestohlene Autos mit GPS-Technik an Bord geortet und dem rechtmäßigen Besitzer wieder zugeführt werden.
zum Seitenanfang

High Tech für militärische Zwecke
Seinen Ursprung hat GPS im militärischen Bereich. Die Amerikaner schossen Satelliten ins All, die im Ernstfall ihren Truppen einen besseren Überblick gewähren sollen. Als 1983 ein vollbesetzter Jumbo der Korean Air irrtümlich im damals sowjetischen Luftraum abgeschossen wurde, überlegte man die Nutzung von GPS auch für zivile Zwecke zu öffnen. Die USA gaben das System auch für zivile User frei und garantierten eine kostenlose Nutzung für zehn Jahre.

So funktioniert GPS
Etwas mehr als 5 Jahre ist GPS nun in vollem Umfang einsatzbereit. Herzstück des Systems sind 24 Satelliten, die auf sechs Bahnebenen die Erde umkreisen. Bei einer Umlaufzeit von zwölf Stunden in einer Höhe von 20.200 Kilometern ist jeder Himmelskörper fünf Stunden am Horizont zu sehen. Dies bedeutet, daß zu jeder Zeit das Signal von mindestens vier bis zu sechs Satelliten zu empfangen ist.

Jeder der Himmelskörper sendet auf zwei Trägerfrequenzen Signale aus. Während auf der einen - 1.575,42 Megahertz (MHz) - einerseits der zivile C/A-Code ausgestrahlt wird und dazu noch ein militärischer P-Code, ist die zweite Frequenz - 1.227,60 MHz - ausschließlich den militärischen Dingen vorbehalten: Gemeinsam mit dem ersten bildet dieser zweite P-Code den verschlüsselten Y-Code.

Im zivilen C/A-Signal sind Almanachdaten, Ephemeriden (dies sind astronomische Tabellen), eine Identifikation und Daten zur Zeit enthalten. Auf letzteren beruht auch im wesentlichen das GPS.

Jeder der 24 Satelliten hat eine Atomuhr an Bord, aufgrund deren Daten das Wellensignal gesendet wird. Im Empfänger wiederum ist eine Quarzuhr vorhanden. Gemessen wird nun die Zeitspanne, die das Signal benötigt, um vom Satelliten zum Empfänger zu kommen. Dies nennt man die Laufzeit.
Erhält das Gerät Informationen von vier Satelliten, wird eine Gleichung aufgestellt. All das erledigen spezielle Chips automatisch und praktisch in Ist-Zeit. Berechnet wird die Position - wie in einem 3-D-Koordinatensystem, wobei x und y für geographische Länge und Breite stehen, z für die Seehöhe. Das vierte Signal dient zur Korrektur der in der Empfängerquarzuhr auftretenden Abweichungen- die Atomuhr geht nämlich exakter.

Derzeit garantieren die Amerikaner eine 99,99 prozentige Meßgenauigkeit von 300 Meter. 100 Meter mit 95 Prozent. Bisherige Erfahrungen zeigen, daß in den meisten Fällen ein Meßgenauigkeit von 50 Metern vorliegt. Mit modernen Geräten, die bis zu 12 Satelliten gleichzeitig verfolgen kann man seinen Standort sogar bis zu 10m genau feststellen.

Überdies wurde in der Anfangszeit - um die militärischen Aufgaben zu schützen - die Amerikaner bei ihren Satelliten Zufallsgeneratoren (Selective Availability SA) eingebaut, die manchmal den Signalen eine gewisse Verfälschung mitgeben (derzeit ist die SA deaktiviert).
zum Seitenanfang

Differential GPS
Doch schon jetzt läßt sich die bewußt angestrebte Ungenauigkeit umgehen. Differential GPS nennt sich diese Lösung. Referenz-Stationen, deren genaue Position man kennt, messen die Abweichung der von den Satelliten kommenden Daten und geben den Empfängern die Korrekturen durch. Damit läßt sich eine Positionsgenauigkeit - je nach Gerät - auf wenige Meter verbessern.

Die Anwendungsgebiete sind bereits jetzt schon äußerst breit gestreut. Schiffe orientieren sich beinahe ausschließlich mittels GPS. Namhafte Anbieter von Luxuskarossen statten ihre Fahrzeuge mit GPS aus. Bei Frächtern kommt GPS als Ortungssystem in Kombination mit Kommunikation (Satellitenkommunikation, GSM, Funk) mit einer Zentrale zum Einsatz. Die Position des LKWs ist jederzeit abrufbar. GPS erlaubt den Vergleich zwischen Soll- und Ist-Position auf zeitlicher und örtlicher Ebene und verhilft somit zu einer effizienten Planung.

Bei Taxis kann GPS Lebensrettung bedeuten: Denn die rasche Ortung eines Taxis, welches sich in einer Notsituation befindet, kann für den Fahrer die Sicherung seiner Gesundheit und seines Lebens bedeuten.