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Inhalt: GPS, das Global Positioning System, ist seit 1995 für die Öffentlichkeit zugänglich. Es setzt sich aus 32 Satelliten zusammen, von denen 24 aktiv sind und der Rest als Reserve dient. Diese Satelliten befinden sich in einer Umlaufbahn in etwa 20.200 km Höhe und umkreisen die Erde alle 12 Stunden. Für eine genaue Standortbestimmung ist Kontakt zu mindestens vier Satelliten erforderlich. Die Genauigkeit wird durch Atomuhren an Bord der Satelliten gewährleistet. Karten für Navigationssysteme werden durch Messfahrzeuge erstellt, die Straßen präzise vermessen und Straßenattribute erfassen. Kartenaktualisierungen erfolgen durch Nutzerbeiträge über MapReporter-Plattformen. Die Signale der Satelliten enthalten wichtige Informationen wie Identität, Position und Sendezeitpunkt des Satelliten. Eine korrekte Zeitmessung ist essentiell, da selbst geringfügige Ungenauigkeiten zu erheblichen Positionsabweichungen führen können; dies wird durch Anpassungen im Einklang mit Einsteins Relativitätstheorie erreicht.
Das Navigationssystem
Allgemein
GPS bedeutet so viel wie Global Positioning System. Es ist seit 1995 voll in Betrieb und für die zivile Bevölkerung freigegeben. Das heutige GPS besteht aus 32 Satelliten, wovon 24 ständig im Einsatz sind, die anderen dienen zur Reserve, falls einer ausfällt, oder werden Repariert. Die Umlaufbahn um die Erde ist in einer Höhe von ca. 20.200km.
Es gibt 6 gegeneinander um 60° versetzte und um 55° gegen die Äquatorebene geneigte Bahnen. Die Satelliten haben eine Geschwindigkeit von 3,9 km/s, sie umrunden die Erde einmal in 12 Stunden.
Überall auf der Erde hat man bzw. muss man Kontakt zu 4 Satelliten haben. Jeder Satellit hat mehrere Atomuhren an Bord, somit wird eine Genauigkeit auf 15 Nachkommastellen genau (10-15 s)
Wie kommen die Karten ins Navi?
Die Karten werden mithilfe von Messfahrzeugen gesammelt, sie besitzen ein sehr genauen GPS Empfänger (Differenzial-GPS). Sie fahren Straßen ab und vermessen diese Zentimeter genau. Auf den Messfahrzeugen befinden sich Kameras, welche für die Erfassung von Straßenattributen (Straßenschilder, z.B. Geschwindigkeit, Einbandstraße usw.) sorgen, später am Computer ausgewertet werden.
Die Kartenaktualisierung erfolgt durch Updates der Geräte, da aber kein Hersteller von Navigationskarten genügend Mitarbeiter hat, um alle Neuerungen zu erfassen, arbeiten viele Kartenhersteller mit sogenannten „MapReportern“, dort können die Nutzer der Navigationssysteme Änderungen der Straßenführung zum Beispiel angeben, nachdem diese geprüft worden sind, wird die Karte dort akt.....[Volltext lesen]
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Bitte Dokument downloaden. 3. Satellit: Bestimmt die Exakte Position und die Höhe des GPS-Empfängers.
4. Satellit: Er dient zur Zeitkorrektur, da die Quarzuhr des GPS-Empfängers zu ungenau ist.
Korrektur
Es ist eine Genauigkeit von ±0,000.000.010 Sekunden erforderlich! Laut der Speziellen Relativitätstheorie von Albert Einstein ist die Satellitenuhr langsamer als die Uhren auf der Erde (abhängig von der Geschwindigkeit)
Wenn der Satellit also 3,9km pro Sek. Zurücklegt, geht die Satellitenuhr 0,83 * 10-8 % zu langsam (3,9/ 3,6 = 1.08333)
Laut der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Uhr im Satellit jedoch schneller, weil auf sie nur rund 6% der Schwerkraft wirkt, als auf der Erde, das lässt sie schneller gehen. Die Zeit im Satellit geht rund 5,28* 10-8 % zu schnell.
Insgesamt geht die Uhr im Satelliten 0,445 Milliardstel Sekunden zu schnell. Deshalb wird die Modulationsfrequenz wird von 1023MHz auf 1022,999.999.545 MHz zurückgesetzt, das hebt den Fehler auf. Wenn die Relativitätstheorie nicht beachtet werden würde, würde ein Satellit nach 12Std. eine Position angeben, die 5,75km neben der Tats.....
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