Horst Hassler GPS - Global Positioning System Zeit aus dem Weltall ll -1-
griffe und Definitionen Ortung: Begriff für die Gesamtheit der Meß- und Rechenvorgänge zur Bestimmung eines Standortes. >> Ermittlung der Lage und des Bewegungszustandes << Navigation: Das Führen eines Wasser-, Land-, Luft- oder Raumfahrzeuges von einem >> Ausgangsort auf einem bestimmten Weg zu einem Zielort << mit der optimalen Planung und Überwachung der Fahrzeugbewegungen g g Navigationsverfahren: > Terrestrische Navigation (Kreiselkompass...) > Funknavigation (Radiokompass...) > Schallnavigation (Echolot...) > Astronavigation (Sextant...) > Trägheitsnavigation (Laserkreisel...) > Optimalnavigation (Kombination von Verfahren) -2-
stronavigation Dominierte über mehrere Jahrhunderte die Langstreckennavigation und ist: Bestimmung von Standort und des Kurses durch Winkelmessung zu Gestirnen. > Mit Sextant, Chronometer und den Nautischen Tafeln kann von einer bekannten Stellung der Gestirne die unbekannte Position des Beobachters ermittelt werden. Wesentliche Begriffe sind in diesem Verfahren: > Bildpunkt und Standlinie Im Prinzip ist die Astronavigation der >> Vorläufer << der Satellitennavigation > Während bei der Astronavigation die > optische < Sicht zu den natürlichen Sternen > Voraussetzung < für die trigonometrischen Berechnungen zur Positionsbestimmung war, ist es bei der Satellitennavigation i ti nunmehr die > elektromagnetische Sicht zu den künstlichen Sternen, den Satelliten!!! -3-
tellitennavigation Vom Prinzip her ein einfacher Vorgang mehrere synchrone Meßvorgänge: Entfernungsbestimmung von Antenne des Empfängers zu den Satelliten im All Ortung und Navigation erfolgt letztlich nach dem Schema > trigonometrischer Netzlegung gleichzeitige Entfernungsberechnung zu 3 (4) Satelliten!!! Voraussetzung für die exakte Entfernungsmessung sind absolut >präzise< und synchrone Uhren. Ein falscher Uhrenabgleich zwischen Satellit und Empfänger > bedeuten bei 1/100tel Sekunde Abweichung ein Fehler von 3.000 Kilometer Für die Satelliten ist die notwendige Präzision kein Problem - sie verfügen über > 4 (neuerdings 3) Cäsium-Atomuhren bzw. Rubidium-Atomuhren Die Quarzuhren in den Empfängern können da aber nicht mithalten... -4-
as Grundprinzip Entfernungsbestimmung durch Laufzeitmessung elektromagnetischer Signale: > nach der Formel Weg = Geschwindigkeit x Zeit Satelliten senden in kurzen Zeitabständen mit >> Lichtgeschwindigkeit << ein Hochfrequenzsignal, dem Sendezeit und Position des Satelliten aufgeprägt g sind > Satellit strahlt Welle aus, Uhr wird gestartet um 03 h 22 m 00,000 000 sec > Welle trifft im Empfänger ein, Uhr wird gestoppt um 03 h 22 m 00,070 007 sec > Festgestellte Laufzeit 00,070 007 sec Die Laufzeit wird mit der Lichtgeschwindigkeit h i it multipliziert li i t >> man erhält die Distanz: 300.000 km / sec x 0,070 007 sec = 21.002,1 km -5-
ie Abhängigkeiten Wesentliche Störgrößen, die die exakte Messung der Signallaufzeit beeinflussen: Synchronisation Empfängeruhr / Satellitenuhr und atmosphärische Fehlerquellen Die geometrische Distanz (wahre Entfernung Satellit - Empfänger) ist > nicht < identisch mit der über die Signallaufzeit berechneten Entfernung: > gemessen wird tatsächlich eine Pseudo-Entfernung bedingt durch Ablenkung / Reflexion der elektromagnetischen Wellen auf dem > Weg zur Erde. Insbesondere in der > Ionosphäre < reduziert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen d.h. die Laufzeit verlängert sich!!! Zur Korrektur / Kompensation dieser Einflussgrößen gibt es (zum Teil geniale) > Methoden und Verfahren die die geforderte Genaugkeit sicherstellen Wichtig ist aber auch die Position des Empfängers bzw. der Empfangsantenne Lokale Topographie führt zu > Abschattungen und Mehrwegeausbreitungen < -6-
ie Pseudo - Entfernungen Geometrische Entfernung Pseudo- Entfernung Troposphäre Ionosphäre Laufzeitfehler -7-
ie GNSS - Systeme Für alle Global Navigation Satellite Systems steht im >Lastenheft < spezifiziert: > Hochgenaue Bestimmung von Position (3D), Geschwindigkeit und Zeit weltweit verfügbar, 24 Stunden nutzbar und völlige Wetterunabhängigkeit!!! GPS - Global l Positioning i System Das U.S. amerikanische und bekannteste System der Marktführer!!! GLONASS - Global Orbit Navigation Satellite System Eine Entwicklung der ehemaligen Sowjetunion, ist mittlerweile voll in Betrieb Beide Systeme arbeiten nach den gleichen Prinzipien und mit einer ähnlichen Konfiguration. > GLONASS ist in einigen Details GPS überlegen und verfügt über keine > künstliche Unschärfe < Sind vom Grundsatz her jedoch militärische Navigationsverfahren und können > jederzeit manipuliert oder auch unbrauchbar gemacht werden!!! -8-
PS - Die Historie GPS ist eine Entwicklung im amerikanischen Verteidigungsministerium (D.o.D.) >>> für zunächst ausschließlich militärische Zwecke!!! > 1973 Beginn der konkreten Entwicklung (Air Force und Navy) > 1977 Start des ersten Testsatelliten und allgemeine Erprobung > 1978 Start t der ersten Block I Satelliten > 1984 Freigabe für zivile Nutzer mit künstlicher Unschärfe > 1986 Krise wegen Explosion der Raumfähre Challenger > 1989 Start der ersten Block II Satelliten > 1992 Krise wegen der enormen Kosten (... über 10 Mrd. USD) > 1994 Erklärung der vorläufigen Betriebsbereitschaft (I.O.C.) > 1995 Erklärung der endgültigen Betriebsbereitschaft (F.O.C.) > 1998 Insgesamt 27 verwendbare Satelliten im Orbit > 2000 Aufhebung des Unschärfe-Modus durch Präsident Clinton > 2000 Insgesamt 29 verwendbare Satelliten im Orbit -9-
ie Satelliten NAVSTAR - GPS - Satellit (Navigation System with Time and Ranging) Gewicht: 1.816 Kg Batterien: 800 Watt Höhe: 3,40 m Breite: 5,30 m Lebensdauer: 7,5 Jahre Block IIA - Satellit Periodische Fernwartungen pro Jahr: 2x 18 Std. Regeneration Cäsium-Uhren 1x 12 Std. Re-Positionierung Flugbahn Delta II Medium Launch Vehicle Cape Canaveral Air Station, Florida -10-
ie System - Segmente Satelliten Raum - Segment 24 aktive Satelliten auf 6 Umlaufbahnen zu jeweils 4 Satelliten Alle 12 Stunden umrundet jeder GPS-Satellit einmal die Erde Zu jeder Zeit an jedem Ort mindestens 4 sichtbare Satelliten Bodenstationen Kontroll - Segment Kontrolle der exakt festgelegten Umlaufbahnen der Satelliten Master Control Station (MCS) Schriever AFB Colorado Springs Monitor Stations (MS) derzeit 5 MS verteilt rund um die Welt GPS - Empfänger Nutzer - Segment Diese Geräte berechnen aus den Satellitensignalen die Standortund Navigationsdaten > zeigen die hochgenaue GPS - Zeit an -11-
ie Systemübersicht -12- Raum - Segment Kontroll - Segment Nutzer - Segment
ie Bodenstationen -13- COLORADO SPRINGS HAWAII CAPE CANAVERAL ASCENSION DIEGO GARCIA KWAJALEIN
ie Satellitenbahnen (Orbit) -14- ie offizielle Komplett-Konfiguration im All besteht aus 24 (Block II) Satelliten ie Bahnen sind 55 gegen den Äquator geneigt und 60 gegeneinander versetzt Höhe über der Erdoberfläche > 20.200 km Bahngeschwindigkeit > 4 km / sec Ein voller Umlauf dauert > 12 Stunden (Sternzeit) ahnen / Verteilung so gewählt, dass weltweit mindestens 4 Satelliten sichtbar ach 24 Stunden stehen alle Satelliten wieder über dem gleichen Punkt der Erde > damit wird die Bahnverfolgung und Überwachung wesentlich erleichtert edingt durch die Erdanziehung sind die Satellitenbahnen nicht kreisförmig und ie Satelliten neigen zum driften > Routinemäßig werden sie deshalb einmal im Jahr abgeschaltet und der Orbit wieder re-positioniert ie Bahnen sind auch so gewählt, dass > alle < Satelliten > zu jeder < Zeit vom Territorium der USA aus zu überwachen und zu beeinflussen sind!!!
CHRONOS Die Komplett-Konfiguration Umlaufrichtung: Synchron mit der Erde > von West nach Ost < Winkelgeschwindigkeit: Doppelt so schnell wie die Erde > 2:1 Umdrehung < { } Frankfurt / Main ~ - 15 - Jan. 2001
PS Constellation Status ORY (USNO) CE L OBSERVATO DATA SERVIC ATES NAVAL UTOMATED D UNITED STA AU GPS CONSTELL LATION STAT TUS ********** ********** ********** ** ********** PRN SVN Launched Usable Clock Plane NASA No. ----------------------------------------------------------------- 02 13 10 Jun 89 10 Aug 89 Cs B3 20061 Unusable 09 Aug 0611 UT - Reposition NANU 2000127 16 16 18 Aug 89 14 Oct 89 Rb E5 20185 19 19 21 Oct 89 23 Nov 89 Cs A5 20302 17 17 11 Dec 89 06 Jan 90 Cs D3 20361 18 18 24 Jan 90 14 Feb 90 Cs F3 20452 Unusable 28 Jun 1319 UT - Maintenance NANU 2000109 21 21 02 Aug 90 22 Aug 90 Cs E2 20724 15 15 01 Oct 90 15 Oct 90 Cs D5 20830 23 23 26 Nov 90 10 Dec 90 Cs E4 20959 24 24 04 Jul 91 30 AUG 91 Rb D1 21552 25 25 23 Feb 92 24 Mar 92 Cs A2 21890 26 26 07 Jul 92 23 Jul 92 Rb F2 22014 27 27 09 Sep 92 30 Sep 92 Cs A4 22108 01 32 22 Nov 92 11 Dec 92 Cs F4 22231 29 29 18 Dec 92 05 Jan 93 Rb F1 22275 22 22 03 Feb 93 04 Apr 93 Rb B1 22446 31 31 30 Mar 93 13 Apr 93 Cs C3 22581 07 37 13 May 93 12 Jun 93 Rb C4 22657 09 39 26 Jun 93 20 Jul 93 Cs A1 22700 05 35 30 Aug 93 28 Sep 93 Cs B4 22779 04 34 26 Oct 93 22 Nov 93 Rb D4 22877 06 36 10 Mar 94 28 Mar 94 Cs C1 23027 03 33 28 Mar 96 09 Apr 96 Cs C2 23833 10 40 16 Jul 96 15 Aug 96 Cs E3 23953 30 30 12 Sep 96 01 Oct 96 Cs B2 24320 08 38 06 Nov 97 18 Dec 97 Rb A3 25030 13 43 23 Jul 97 31 Jan 98 Rb F5 24876 11 46 07 Oct 99 03 Jan 00 Rb D2 25933 20 51 11 May 00 01 Jun 00 Rb E1 26360 28 44 16 Jul 00 17 Aug 00 Rb B5 26407-16-
ie Empfangsbedingungen -17- Aus der komplexen Bahnverteilung ist nicht erkennbar, wie die Sichtverhältnisse für einen Beobachter auf der Erde sind. > Aber genau das ist für die Anwendung > von größter Bedeutung und Wichtigkeit Jeder Satellit >> leuchtet << ein bestimmtes Gebiet der Erdoberfläche aus, das ist > kreisförmig begrenzt und relativ groß Das Ausleuchtungsgebiet Alle Beobachter innerhalb dieser Ausleuchtung können den Satelliten sehen, also seine Signale empfangen. Die Verbindungslinie vom Satelliten zum Erdmittelpunkt trifft die Erdoberfläche > im Subsatellitenpunkt befindet man sich auf diesem Punkt, dann steht der Satellit senkrecht über dem Beobachter - im Zenit Am Rand des Ausleuchtungsgebiets steht der Satellit nur noch 0 hoch > es sind aber für einen guten Empfang mindestens 10-15 erforderlich!!!
ie Sichtbarkeit -18- Subsatellitenpunkt (Bildpunkt) Ausleuchtungsgebiet (Standlinie) Rund 4 Stunden ist ein Satellit gut sichtbar!
as Ausleuchtungsgebiet -19- Satellit Nr. 21 am 14.12.2000 um 03:00 UTC in der Mercatorkarte Sphärischer Radius des Ausleuchtungsgebiets: 4568 sm
er Sichtkegel -20- Sichtbarkeitsdauer am längsten, wenn der Orbit den > Zenit des Beobachters kreuzt > dann legt der Satellit den größten relativen Bogenunterschied zurück Zenit Sicht kegel 15 15 0 0 Orbitradius: R = 26.600 km Erdradius: R = 6.400 km
ie Subsatellitenbahn -21- Satellit Nr. 17 am 14.12.2000 >>> Um 03:00 UTC über Zentralasien 1 Std. + + + Satelliten- Spur
er 26.12.2000 - Ausschnitt -22- Subsatellitenbahnen aller nutzbaren GPS - Satelliten >>> 03:00-04:00 UTC
gendwo im Atlantik -23- Am 14.12.2000 von 42 16 N 012 50 W aus verfügbare GPS - Satelliten mit mehr als 15 Höhe über Horizont 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Uhr
ie Satellitensignale -24- Die Satelliten senden auf zwei verschiedenen (recht hohen) h Trägerfrequenzen: > f1 : 1.575,42 MHz > f2 : 1.227,60 MHz Diesen Frequenzen wird ddie eigentliche Nachricht hih (Code) aufmoduliert Der Code besteht aus einer systematischen Folge von positiven und negativen Impulsen (Bit) >>> eine Nachricht ist exakt 1.023 Bit lang Beiden Trägern (Radiowellen im Dezimeterbereich - UHF) wird zusätzlich zu den Codes eine Navigationsnachricht > aufgeprägt < +1 t -1 Teilstück eines kodierten Satellitensignals
er Standard - Code (C/A) -25- Die Frequenz f1 trägt den (groben) Standard - Code für zivile Nutzer > Coarse Acquisition Code für >>> Standard Positioning Service (SPS) Der Code ist nicht verschlüsselt und für >>> jedermann frei zugänglich!! Positioniergenauigkeit Horizontal: < 100m Vertikal: < 156m Genauigkeit der Zeitübertragung UTC: < 340 nsec Die Codelänge beträgt 1 Millisekunde (0,001 sec) und damit ergibt sich die Dauer eines Bit (Impulsbreite) zu: 1 Mikrosekunde (0,000 001 sec)! Der C/A - Code wird pro Sekunde 1.000 mal gesendet - demzufolge werden je Sekunde 1 Million Bit abgestrahlt!!! ( = immer rund gerechnet) Durch künstlich aufgeprägte > Systemfehler (Unschärfe) steuert das D.o.D mit dem C/A - Code die Navigationsgenauigkeit der Nutzer!
er Präzisions - Code (P) -26- Die Frequenzen f1 & f2 tragen den Präzisions - Code für militär. Nutzer > Precise (Protected) t Code für >>> Precise Positioning i Service (PPS) Der Code ist verschlüsselt und nur für >> autorisierte Nutzer zugänglich! Positioniergenauigkeit Horizontal: < 10m Vertikal: < 15m Genauigkeit der Zeitübertragung UTC: < 340 nsec Die Codelänge beträgt 0,1 Millisekunde (0,000 1 sec) und damit ergibt sich die Dauer eines Bit zu: 0,1 Mikrosekunde (0,000 000 1 sec)!!! Es obliegt dem Präsidenten der Vereinigten Staaten den Präzisions - Code >>> für die allgemeine Nutzung freizugeben! Bill Clinton hat dies mit Wirkung vom 01.05.2000 vollzogen!!!
ie Navigationsnachricht -27- Die Navigationsnachricht (übertragen mit 50 Bit / sec) beinhaltet folgende Info: Uhr - Korrekturen der Satellitenuhren Auch die hochgenauen Atomuhren an Bord der Satelliten weisen untereinander und zur GPS - Zeit Differenzen auf >> Mitteilung der Abweichungen Ephemeriden des jeweiligen Satelliten Mit diesen Daten kann der Empfänger die genaue Position im Raum berechnen: >> Form und Lage der Satellitenbahn Aktualisierung durch die MCS Almanachdaten Damit werden dem Empfänger Informationen über die Bahnen und den Status der Uhren > aller < Satelliten zur Verfügung gestellt. >> Damit sind das schnellere Auffinden von > weiteren benötigten Satelliten und auch effiziente i Vorausberechnungen möglich!
ie GPS - Zeit -28- Jeder Satellit besitzt 4 (3) Atomuhren, die nach einer GPS - Time laufen!!! Hintergrund: In die UTC (Koordinierte i Weltzeit) werden Schaltsekunden eingefügt um sich nicht mehr als 0,9 sec von der > UT1 < zu entfernen Schaltsekunden wären aber > problematisch für die GPS Systemarchitektur Die >> GPS - Epoche begann (zeitlich gesehen) am 06.01.1980 um 00:00 UTC Seit diesem Zeitpunkt laufen die Satellitenuhren > konstant weiter und sind > derzeit 13 (ganze) Sekunden der UTC voraus Die Differenz wird mit der Navigationsnachricht den Empfängern mitgeteilt, die diese Variable (Integer) bei der > normalen Zeitanzeige berücksichtigen Die GPS - Mutteruhr steht beim U.S. Naval Observatory in Washington D.C. das die Systemzeit mit < 1 Mikrosekunde Abstand zu UTC führt!!! Zählt wochenweise (Sonntags 00:00 Uhr beginnend) von 0 bis 604.800 sec
ie Empfänger - Uhr -29- Wie bekannt, strahlen die Satelliten mit der Trägerwelle den > Code < aus Die Empfänger erzeugen im gleichen Zeittakt diesen Code synchron als > eine deckungsgleiche Abbildung der elektromagnetischen Impulse Sendet der Satellit, trifft sein Code > zeitversetzt < zum Empfänger - Code am Boden ein diese Zeit im Mikrosekundenbereich gilt es zu messen!! Die Atomuhren an Bord der Satelliten bilden bekanntlich eine hochgenaue Zeitbasis für die Empfangsgeräte ist eine solche Uhr jedoch aus: > Platz-, Gewichts- und Kostengründen >>> utopisch <<< Empfängeruhren besitzen deshalb eine sich zeitlich ändernde Abweichung zur GPS - Time >>> wir nähern uns dem Kern des Problems!!! Für den eigentlichen Vorgang einer Ortsbestimmung ist der Fehler jedoch konstant, was das Herausrechnen der Fehlweisung erleichtert.
as zentrale Problem -30- Auf Grund der aufgezeigten Randbedingungen ist eine direkte Synchronisation der Uhren Satellit / Empfänger nicht möglich aber zwingend erforderlich Es gibt derzeit > keine technische < Lösung... aber dafür hilft die Mathematik mit einer (hochkomplexen) Rechenmethode >>> zur Maximum - Bestimmung: > Kreuzkorrelations - Funktion von Satelliten- und Empfänger - Code Dies ist möglich, weil das Bit - Muster des Code über seine gesamte Länge unterschiedlich ist und auch Teilstücke deshalb eindeutig identifizierbar sind. Im Empfänger werden die > senkrecht übereinander liegenden < Bit der Codes dieser Funktion zugeführt. Der empfangene Satellitencode wird dann bit-weise solange > verschoben < bis die Kreuzkorrelation ein > Maximum < erreicht hat. Dann liegen der empfangene Satelliten - Code und der im Empfänger erzeugte Code genau übereinander es ergibt sich ein Betrag der Code - Verschiebung
ie Code - Verschiebung Die Code - Verschiebung um 7 Bit bedeutet Synchronisation Satellit / Empfänger Aus dem Betrag der Verschiebung errechnet sich die Signallaufzeit Zeitdifferenz = 7 µsec 1 µsec Bit - Muster der C/A - Codes beim Maximum der Korrelationsfunktion -31-
ie Distanzermittlung -32- Der C/A - Code besitzt bei 1.000 Mikrosekunden Dauer eine Länge von 300 km > Nur innerhalb dieser 300 km(*) ist eine Distanzmessung möglich!!! Durch Auswertung der Navigationsnachricht kennt der Empfänger bereits eine > angenäherte Position und Signallaufzeit zum Satellit Beispielsweise ist die gesuchte Distanz zwischen 21.000 km und 21.300 km Durch die Code - Verschiebung von 7µsec errechnen sich 2,1 Kilometer > Ergebnis: 21.000 km + 2,1 km = 21.002,1 km Die Verschiebung des Satellitencode bis zur Deckung mit dem Empfängercode > kann auf +/- 1% eines Bit genau durchgeführt werden Toleranz: 3 Meter (*) Berechnung der Code - Länge >>> 0,001 sec x 300.000 km / sec = 300 km
ifferential - GPS Für viele zivile Nutzer genügt die Positioniergenaugkeit nicht den Anforderungen > Schlechtwetter- Landeanflüge und -Schiffsbewegungen, Rettungsdienste... Man nutzt eine einfache Möglichkeit die gewollten Einschränkungen des SPS zu umgehen: > Differential - GPS DGPS Hierzu werden Korrekturdaten von einem Referenzempfänger an den > mobilen Anwenderempfänger über einen separaten Funkweg übermittelt!!! Der Referenzempfänger ist als feste Bodenstation > geodätisch exakt vermessen und seine Position deshalb > genau bekannt. Mit >>> DGPS erreicht man eine > Positionsgenaugikeit von 1 Meter und weniger (*) und ist mit dieser Methode noch um einiges genauer als GPS mit dem P-Code!!! (*) ()Je näher am Referenzempfänger - je genauer die Korrekturdaten -33-
ptimierte Präzision Aus der Differenz der beobachteten GPS - Position und der geodätisch bekannten Position läßt sich die tatsächliche Beobachterposition hochgenau berechnen!!! Referenzempfänger Korrektursignal Mobiler Anwenderempfänger -34-
PS in Deutschland So wie viele andere auch, sind wir mittlerweile hochgradig abhängig von GPS! Zur Unterstützung der zivilen Nutzer in Deutschland wurde bereits > 1991 in Frankfurt / Main ein Ableger des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie > GIBS GPS Informations- und Beobachtungs - System eingerichtet Soll... den Bedürfnissen von Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung dienen. Die GIBS - Dienste bieten (gebührenfrei und in Deutsch) u.a. über das > www: Detail - Informationen über die GNSS (GPS und GLONASS) > Aktueller Systemstatus und Satellitenkonstellation > Aktuelle Nutzerhinweise (NANU / NAGU) > Almanach und Bahnparameter > Päi Präzise Ephemeriden > DGPS in Deutschland > und ausgewählte Hintergrundinformationen -35-
GPS in Deutschland Verschiedene Institutionen unterhalten (... derzeit über 100) Referenzstationen Die Dienste liefern den DGPS - Nutzern die entsprechenden Korrektursignale DGPS - Dienst des Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) Sender: Mainflingen - Reichweite >600 km Genauigkeit: Besser 5 m Wesentliches Einsatzgebiet: Landnavigation DGPS - Dienst der Wasser- und Schiffahrtsverwaltung Sender: Helgoland (Nordsee) und Wustrow (Ostsee) - Reichweite >180 km Genauigkeit: Besser 3 m Wesentliches Einsatzgebiet: Navigation Küstenschiffahrt / Seevermessung DGPS - Dienst der Vermessungsverwaltungen (Untermenge) Sender: Derzeit 7 in Norddeutschland - Reichweite >40 km Genauigkeit: i Besser 5 cm!!! Wesentliches Einsatzgebiet: Landvermessung Planung: Vollständige Bedeckung für Deutschland in den nächsten Jahren -36-
as GPS - Permanentnetz Seit 1995 betreibt das BKG die Einrichtung und Auswertung eines nationalen Netzes von GPS - Permanentstationen zur kontinuierlichen Beobachtung des Systems u.a. mit der Hauptzielsetzung zur: > Schaffung von Referenzstationen für den Einsatz von DGPS - Verfahren Die laufende Auswertung der gewonnenen Daten erlaubt die Untersuchung zeitlicher Phänomene und liefert u.a. Erdrotationsparameter (> Zeit!) und > Stationskoordinaten im >>> Millimeterbereich <<< Auch dient das Netz der Realisierung eines dreidimensionalen geodätischen >>> Referenzsystems für die Bundesrepublik Deutschland Insgesamt 20 Stationen (... von Kiel bis Oberpfaffenhofen) sind in dem sog. GREF - Netz zusammengefaßt Stationen des GREF - Netzes sind wiederum Teil eines europäischen (EUREF) GPS - Permanentnetzes -37-
PS... und das Wetter -38- Die Möglichkeiten der GNSS revolutionieren unseren Alltag und längst sind noch nicht alle Anwendungsgebiete erschlossen... Neben den vielen bekannten Projekten (z.b. Verkehrsleitsysteme oder die elektronische Fußfessel) hier ein besonderes Beispiel: Aus den ermittelten Daten des GREF - Permanentnetzes kann der Gehalt an > integriertem Wasserdampf in der Atmosphäre bestimmt werden dies gewinnt zunehmend Bedeutung in der Wtt Wetter- und Klimaforschung Die troposphärische Längenänderung der zum Satelliten gemessenen Strecke (Pseudo - Entfernung) ist nämlich > abhängig vom Grad des feuchten Anteils in der Luft. Der DWD verarbeitet diese Info in seinen > Wettermodellen und > kann punktgenau sagen ob es bald regnet oder auch nicht!!! Die gesamte Wettervorhersage wird damit schneller und vor allem sicherer!!
as GALILEO - Projekt -39- Die Entwicklung von GPS und GLONASS hat technologisch und wirtschaftlich den Höhepunkt noch nicht erreicht große Anstrengungen zur Optimierung Nun hat auch Europa das hohe technische und kommerzielle Potential in > diesem gewinnträchtigen Zukunftsmarkt erkannt! Nach mehreren gescheiterten Versuchen hat die EU am 10.02.1999 endlich eine sog. >> Gemeinschaftsmaßnahme beschlossen und die Finanzierung gesichert: Schaffung eines globalen l Satellitensystems t mit dem Ziel, aus > strategischen t und > wirtschaftlichen Gründen die Abhängigkeit der EU vom amerikanischen GPS - System zu verringern... so die Aufgabenstellung des EU - Ministerrats! Die konkrete technische Planung von GALILEO unter der Leitung der ESA hat bereits begonnen > für die Einstiegsphase stehen 80 Mio. Euro zur Verfügung Die Gesamtkosten des Systems werden auf ca. 3 Mrd. Euro veranschlagt und es soll ab dem >>> Jahr 2008 betriebsbereit sein...
zit -40-??? Auch heute gilt... wie vor 250 Jahren: Um zu wissen wo man sich befindet - muß man wissen wieviel Uhr es ist!!!
haltsverzeichnis -41-01 : 02 : 03 : Titel Begriffe und Definitionen Astronavigation 04 : 05 : 06 : 07 : 08 : Die GNSS - Systeme Satellitennavigation Das Grundprinzip Die Abhängigkeiten Die Pseudo - Entfernungen 09 : GPS - Die Historie 10 : Die Satelliten 11 : Die System - Segmente 12 : Die Systemübersicht 13 : Die Bodenstationen 14 : 15 : 16 : 17 : 18 : 19 : 20 : 21 : 22 : 23 : 24 : 25 : Die Satellitenbahnen Die Komplett - Konfiguration GPS Constellation Status Die Empfangsbedingungen Die Sichtbarkeit Das Ausleuchtungsgebiet Der Sichtkegel Die Subsatellitenbahn Der 26.12.2000 - Ausschnitt Irgendwo im Atlantik Die Satellitensignale Der Standard - Code (C/A) 26 : 27 : 28 : 29 : 30 : 31 : 32 : Der Präzisions - Code (P) Die Navigationsnachricht Die GPS - Zeit Die Empfänger - Uhr Das zentrale Problem Die Code - Verschiebung Die Distanzermittlung 33 : Differential - GPS 34 : Optimierte Präzision 35 : GPS in Deutschland 36 : DGPS in Deutschland 37 : Das GPS - Permanentnetz 38 : GPS... und das Wetter 39 : Das GALILEO - Projekt 40 : Fazit 41 : Inhaltsverzeichnis 42 : 43 : 44 : 45 : 46 : 47 : 48 : 49 : 50 :