Wie funktioniert GPS?

Aktive Antenne

Eine Antenne, die das GPS-Signal verstärkt, bevor es an den Empfänger weitergeleitet wird.

Bluetooth

Eine drahtlose Verbindung für elektronische Geräte wie Computer und Handys. Die Verbindung reicht dabei nur über kurze Strecken und ersetzt im Grunde genommen Kabel und Stecker. Dadurch eignet sich Bluetooth besonders gut für den Einsatz im Freien, z. B. für Handys und tragbare Satellitennavigationsgeräte.

Äquator

Eine imaginäre Linie um den Mittelpunkt der Erde, die auf der geografischen Breite null Grad verläuft.

Benutzersegment

Allgemeiner Begriff, der die benutzerrelevanten GPS-Geräte, -Anwendungen und -Funktionen umfasst.

Frequenz

Anzahl der Wellen, die einen bestimmten Punkt pro Sekunde passieren. Die Frequenz wird in Hertz gemessen (Zyklen pro Sekunde). Die Übertragung von Funksignalen kann auf Frequenzen zwischen 3 Kilohertz und etwa 300.000 Megahertz erfolgen

GALILEO

Europäisches Satellitennavigationssystem, auch als GNSS (Global Navigation Satellite System) bezeichnet. GALILEO soll 2008/9 fertig gestellt und betriebsbereit sein. Lesen Sie mehr über GALILEO.

GLONASS

Global Orbiting Navigational Satellite System. Das russische Gegenstück zu GPS. Auch GLONASS deckt die gesamte Erdkugel ab, ist aber in nördlichen Breiten effektiver.

GPS

Global Positioning System. Ein System aus 24 Satelliten, mit denen ein beliebiger Punkt auf der Erde exakt geortet werden kann. Lesen Sie mehr über die Funktionsweise von GPS.

Grad

Eine Maßeinheit. 360 Grad entsprechen einem vollen Kreis. Auf Karten und Globen wird die Erde in Längengrade und Breitengrade aufgeteilt, mittels derer sich ein Standort anhand nur weniger Zahlen, der Koordinaten, exakt bestimmen lässt.

Der Äquator ist 40.075,16 Kilometer (24.901,55 Meilen) lang und durchquert 13 Länder. Äquatorialguinea gehört interessanterweise nicht dazu. Nach einer noch heute fortlebenden alten Tradition wird für Segler, die den Äquator zum ersten Mal überqueren, eine Art Initiationszeremonie durchgeführt.

Für verschiedene Anwendungen werden verschiedene Frequenzen verwendet. Signale von U-Booten werden mit sehr niedrigen Frequenzen (3-30 Hz), Signale von MW-Radiosendern mit 300-3000 kHz gesendet. Dies entspricht dem mittleren Frequenzbereich, daher der Begriff »Mittelwelle«. Da Signale von UKW-Radiosendern mit sehr viel höheren Frequenzen übertragen werden (30-300 MHz), ist der Empfang dieser Sender in der Regel besser als der von MW-Sendern. GPS-Signale werden über verschiedene Frequenzen gesendet.

Kartographie

Die Wissenschaft und Technik von der Herstellung von Land- und Seekarten. So wie viele der ganz frühen Karten regelrechte Kunstwerke waren, sind die Karten in Ihrem Satellitennavigationsgerät wahre Hightech-Produkte.

Konstellation

In der ursprünglichen Bedeutung steht der Begriff Konstellation für eines der 88 Sternbilder, die wir nachts am Himmel erkennen können. Unsere Vorfahren haben diese Sternbilder nach mythologischen Figuren (z. B. Widder), Tieren (z. B. Großer Bär) oder Alltagsgegenständen (z. B. der Große Wagen) benannt. Seit dem Altertum orientiert man sich beim Navigieren an den Sternen. In Verbindung mit GPS bezeichnet »Konstellation« entweder eine bestimmte Gruppe von Satelliten, mit deren Hilfe Ihre Position bestimmt wird, oder alle Satelliten, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt im Sichtfeld eines GPS-Empfängers befinden.

Kontrollsegment

Die Bezeichnung für ein Netz aus fünf Überwachungsstationen weltweit, die die GPS-Satelliten überwachen und steuern.

Kontrollstationen

5 Stationen auf der Erde, die Satellitensignale für das GPS-System empfangen und überwachen.

Koordinaten

Eine Kombination aus Zahlen oder Bezugswerten, die Ihre Position auf oder über der Erde angeben. In der Regel setzen sich diese Koordinaten aus den Werten für Längengrad und Breitengrad zusammen. Wenn man also die Koordinaten von New York City kennt (40° 47’ nördlicher Breite, 73° 58’ westlicher Länge), kann man die Position der Stadt auf einer Karte oder einem Globus exakt bestimmen.

Koppelnavigation

Eine einfache Methode der Navigation mittels Zeit und Weg. Multiplizieren Sie die Geschwindigkeit, mit der Sie sich fortbewegt haben, mit der Zeitdauer, die Sie unterwegs waren, und Sie erhalten den zurückgelegten Weg. (Weg = Geschwindigkeit x Zeit). Sind Ihnen außerdem Ausgangspunkt und Kurs bekannt, können Sie mit Hilfe dieser Angaben Ihre Position berechnen.

Längengrad

Die östliche oder westliche Entfernung vom Nullmeridian zu einem Punkt auf der Erdoberfläche. Die geografische Länge wird in Grad angegeben, wobei der Nullmeridian auf einer geografischen Länge von null liegt – eine imaginäre Kreislinie, die durch den Nordpol, den Südpol und durch Greenwich in England verläuft. Die maximale geografische Länge beträgt 180 Grad, wobei die östliche Länge in der Regel mit einem positiven Wert, die westliche Länge dagegen mit einem negativen Wert angegeben wird (+67 Grad = 67 Grad östlicher Länge und -43 Grad = 43 Grad westlicher Länge).

Aber warum eigentlich Greenwich? Es wäre doch viel sinnvoller, den Nullmeridian durch möglichst wenig Land verlaufen zu lassen, und das trifft auf den Meridian durch Greenwich in Südlondon ganz sicher nicht zu. Übrigens einigte man sich erst 1884 auf den Greenwich-Meridian, als in Washington Vertreter aus 25 Ländern zu einer Konferenz zusammenkamen. Als die französischen Delegierten sahen, dass sie nicht gewinnen würden, nahmen sie nicht an der Abstimmung teil, und in französischen Karten wurde noch Jahre später der Pariser Meridian verwendet.

2-D Modus

Zweidimensionaler Modus. Ein GPS-Ortungsmodus, der nur die horizontalen Koordinaten, nicht aber die Höhe berücksichtigt. Für eine Ortung im 2D-Modus sind mindestens drei sichtbare Satelliten erforderlich.

3-D-Modus

Dreidimensionaler Modus. Ein GPS-Ortungsmodus, der die horizontalen Koordinaten und die Höhe berücksichtigt. Für eine Ortung im 3D-Modus sind mindestens vier sichtbare Satelliten erforderlich.

NAVSTAR

NAVigation Satellite Timing and Ranging. Die Bezeichnung für GPS-Satelliten.

OMEGA

Das erste weltweite Navigationssystem. Mit acht Stationen weltweit wurde das bodengestützte System OMEGA 1971 in Betrieb genommen. Mit der Einführung von GPS wurde es überflüssig; 1997 wurde sein Betrieb eingestellt.

Position

Lage eines Punktes, der sich aus seinem Breitengrad, Längengrad und seiner Höhe ergibt.

Satellit

Ein Objekt, das ein größeres Objekt, z. B. einen Planeten, umkreist. Es gibt natürliche Satelliten, z. B. den Mond, und künstliche Satelliten, die z. B. für GPS verwendet werden. Ein künstlicher, also vom Menschen gebauter Satellit besteht aus drei Hauptelementen: einem Kommunikationssystem zum Senden von Informationen an die Erde, einer Stromquelle und einem System zur Steuerung der spezifischen Aufgaben des Satelliten.

Selective Availability

Selective Availability oder ‘SA’ wurde vom US-Verteidigungsministerium eingeführt, um die Genauigkeit der von Satelliten gesendeten GPS-Signale für zivile Nutzer zu reduzieren. Am 1. Mai 2000 wurde diese Maßnahme außer Kraft gesetzt und SA abgeschaltet.

Topografie

Die Darstellung der Landhöhe auf zweidimensionalen Karten. Dies geschieht mit Hilfe von Höhenlinien.

Trilateration

Eine Methode zur Berechnung der eigenen Position mittels bekannter Referenzpunkte. Lesen Sie mehr darüber, wie die Trilateration in der Praxis funktioniert.

Wegepunkt

Ein Punkt auf einem Kurs, deren Koordinaten in Längengrad und Breitengrad angegeben sind.

Weltraumsegment

Die Teile des GPS-Systems, die sich im Weltraum befinden. Das sind die Satelliten, die die Erde umkreisen, und deren Signale.

Kurs

Ein Begriff aus der Seefahrt, der die Richtung angibt, in der man sich zwischen zwei Wegepunkten auf der Strecke fortbewegt. In der Regel wird der Kurs in Grad angegeben, manchmal aber auch in Radianten oder Meilen.