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Wie funktioniert GPS?

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GPS

Die Geschichte des GPS

Wie alles begann
1957 brachte die Sowjetunion mit »Sputnik 1« den ersten künstlichen Satelliten in die Umlaufbahn. Wissenschaftler fanden schnell heraus, dass sich anhand des Dopplereffekts der Orbit eines Satelliten bestimmen lässt. Und wenn man diese Berechnung umkehrt, kann man anhand der Satellitenumlaufbahn nach dem gleichen Prinzip die Position eines Empfängers auf der Erde bestimmen.

Die Grundlagen des modernen GPS wurden in den frühen 1960er Jahren durch das US-Militär gelegt. Navy, Air Force und Army hatten jeweils eigene Pläne und Ideen entwickelt, und im Jahr 1973 wurde schließlich ein Konzept, das Elemente von allen drei Entwicklungen vereinte, von der US-Regierung genehmigt. Aus diesem Konzept entstand das spätere NAVSTAR-Projekt.

Der erste Satellit des neuen NAVSTAR-GPS-Systems wurde 1974 in den Orbit gebracht, und zwischen 1978 und 1985 wurden 11 weitere Satelliten für Testzwecke gestartet. Die vollständige Konstellation von 24 Satelliten, die den heutigen Navigationssystemen einen GPS-Empfang auf der ganzen Welt ermöglicht, wurde im Jahr 1993 erreicht.


GPS für alle
Ursprünglich war GPS nur für militärische Zwecke entwickelt worden. Aber das änderte sich nach einer folgenschweren Tragödie. Am 1. September 1983 kam Flug Nr. KAL007 der Korea Airlines auf dem Weg von Anchorage nach Seoul vom Kurs ab, drang dabei unbemerkt in den Luftraum der damaligen UdSSR ein und wurde deshalb von einem sowjetischen SU-15-Kampfjet abgeschossen. Alle Passagiere und die Besatzung, insgesamt 269 Personen, kamen dabei ums Leben.

Zwei Wochen nach diesem tragischen Vorfall schlug US-Präsident Reagan vor, GPS auch für die zivile Nutzung freizugeben, damit derartige Navigationsfehler niemals wieder zu einer solchen Katastrophe führen könnten. Die Tragödie von Flug Nr. KAL007 der Korean Airlines war zwar nicht der einzige Grund für die Freigabe von GPS zur zivilen Nutzung, hat jedoch wesentlich dazu beigetragen.


Selektive Verfügbarkeit (SA)
Nachdem die US-Regierung ca. 12 Milliarden Dollar in die Entwicklung des genauesten Navigationssystems der Welt investiert hatte, integrierte sie in NAVSTAR eine Funktion mit der Bezeichnung „Selektive Verfügbarkeit“ (Selective Availability, SA), die die Genauigkeit der Positionsbestimmung für zivile Nutzer verminderte und außerdem sicherstellen sollte, dass Staatsfeinde oder Terroristen GPS nicht zur punktgenauen Steuerung von Waffen verwenden konnten.

Zu diesem Zweck wurden alle Satellitensignale absichtlich fehlerhaft ausgestrahlt. In militärischen Anwendungen konnte jedoch nach wie vor die volle Genauigkeit des Systems durch die Entschlüsselung einer parallel ausgestrahlten, verschlüsselten Frequenz genutzt werden. Während des Golfkriegs benötigten die US-Streitkräfte jedoch plötzlich wesentlich mehr GPS-Empfänger, als ihnen zur Verfügung standen. Das Problem wurde durch den zusätzlichen Einsatz ziviler GPS-Empfänger gelöst. Um die Genauigkeit dieser Geräte zu erhöhen, musste die SA-Funktion vorübergehend deaktiviert werden.

Schließlich verkündete Präsident Clinton im Jahr 2000, dass die SA-Funktion nunmehr endgültig abgeschaltet würde, da die »Bedrohungsanalysen« der US-Regierung ergeben hätten, dass die Deaktivierung der SA-Funktion nur eine minimale Auswirkung auf die nationale Sicherheit haben würde. Allerdings betonte der US-Präsident in derselben Rede auch, dass bei einer Gefährdung der nationalen Sicherheit die GPS-Signale in einigen Regionen jederzeit »selektiv abgeschaltet« werden könnten.

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