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Woher und Warum?

GPS - Woher und Warum?

Das Problem der Navigation besteht, seit der Mensch das erste mal begann zu reisen.

Landgest├╝tzte Funkortungs - und Navigationssysteme f├╝r die Luft- und Seefahrt sind seit Jahrzehnten in Betrieb. Die Ortungsverfahren beruhen entweder auf Peilung oder Laufzeitmessung.

Die Fortschritte in der Raumfahrt einerseits und in der Informationsverarbeitung mit Hilfe hochintegrierter Ba├╝lemente andererseits haben es erm├Âglicht, ein satellitengest├╝tztes Funkortungs - und Navigationssystem hoher Genauigkeit zu schaffen. 1981 wurde mit Versuchen dieses in den USA entwickelten Systems, "NAVigation System using Time And Ranging - Global Positioning System" - NAVSTAR-GPS, begonnen.

Seit Dezember 1993 l├Ąuft die offizielle Erprobung (IOC - Initial Operation Capability), freigegeben durch das Verteidigungsministerium der USA (DoD - Department of Defence).

Phase I

:

1974-1979

├ťberpr├╝fungsphase

Phase II

:

1979-1985

Entwicklungsphase

Phase III

:

1985-1993

Ausbauphase

Tabelle: Aufbauphasen des GPS

Das GPS kann die Nutzer, deren Anzahl keiner Einschr├Ąnkung unterliegt, weltweit mit der Position (geographische L├Ąnge, Breite und H├Âhe) und Zeitinformationen mit bisher unerreichter Genauigkeit versorgen, sofern eine Sichtverbindung zu mindestens vier Satelliten (Normalfall) besteht. Weiterhin kann aus den empfangenen Daten die Geschwindigkeit des Empf├Ąngers berechnet werden.

Funkortungssysteme sind seit langer Zeit Gegenstand umfangreicher Entwicklungsarbeiten. Dabei stand die Ortung als Mittel der Navigation im Mittelpunkt. Fr├╝her waren Sextant (Astronavigation), Magnetkompa├č und Geschwindigkeitslot (Logge) die Mittel, mit denen Ortsbestimmungen vorgenommen wurden und nach denen dann die Navigation erfolgte. W├Ąhrend des 2. Weltkrieges kamen neuartige Funkortungssysteme zum umfassenden Einsatz, wie z.B. LORAN (Alliierte) und Sonne (Deutschland). Nach dem Krieg fanden die meisten Funkortungssysteme im zivilen Bereich ihre Anwendung, und die Weiterentwicklung beschr├Ąnkte sich auf Verbesserungen. Erst mit der sog. ├ľlkrise 1973 kamen spontan Forderungen nach besseren und geeigneteren Ortungs- und Navigationssystemen auf. F├╝r die Seefahrt wurden mit R├╝cksicht auf die gro├čen ├ľltanker gena├╝re und zuverl├Ąssigere Systeme f├╝r die weltweite Nutzung gefordert. F├╝r die geophysikalische Exploration und den Aufbau von F├Ârderplattformen wurden gena├╝re Positionsangaben gefordert. Der Luftverkehr mit seiner stark gestiegenen Verkehrsdichte forderte M├Âglichkeiten zu einer schnellen und automatisierbaren Ortung als Voraussetzung f├╝r eine bessere Navigation. Die daraufhin einsetzende Entwicklung brachte die Einf├╝hrung der Systeme LORAN-C und OMEGA. Doch erst mit der Einbeziehung der modernen, auf der Nutzung hochintegrierter Halbleiterba├╝lemente basierenden elektronischen Informationsverarbeitung konnte eine ne├╝ Qualit├Ąt der Funkortungssysteme erzielt werden.

Bereits 1960 wurde von der US-Navy ein Satellitennavigationssystem mit der Bezeichnung TRANSIT in Betrieb genommen. Seit 1967 wird es von zivilen Verkehrsteilnehmern benutzt. Nachteil von TRANSIT ist der eingeschr├Ąnkte Versorgungsbereich (nur 4 Satelliten) und der gro├če Abstand zwischen zwei Messungen von 30 - 110 min.

Das Äquivalent zu TRANSIT ist das von der ehemaligen SU entwickelte und eingesetzte System TSIKADA.

Das System TRANSIT soll nach Inbetriebnahme des Nachfolgesystems NAVSTAR-GPS (1993) au├čer Dienst gestellt werden. NAVSTAR-GPS ist das derzeit modernste zu Verf├╝gung stehende Satellitennavigationssystem. Ein ├äquivalent zu NAVSTAR-GPS ist das von der ehem. SU entwickelte System GLONASS.

Nach Beendigung des kalten Krieges wurde das System NAVSTAR-GPS vom Verteidigungsministerium der USA ( DoD - Department of Defence) f├╝r die zivile Nutzung unter Inanspruchnahme der tempor├Ąren bzw. territorialen Abschaltung bei Krisensituationen freigegeben. Weiterhin wurde die m├Âgliche Genauigkeit f├╝r den kommerziellen bzw. zivilen Nutzer durch SA (Selektive Availability = k├╝nstliche Verschlechterung) und AS (Anti Spoofing = St├Ârschutz) auf 100 m f├╝r 95 % (2 sigma;) bezogen auf 24h f├╝r die Positionsbestimmung eingeschr├Ąnkt. Die Verl├Ą├člichkeit der Geschwindigkeitsmessung betr├Ągt 0,2 m/s. Aus diesen Gr├╝nden planen derzeit mehrere europ├Ąische Staaten ein erg├Ąnzendes, rein ziviles Satellitensystem f├╝r Positionsbestimmungen.

Die steigenden Wachstumsraten des Marktes f├╝r die zivile GPS-Nutzung zeigen den Bedarf und die M├Âglichkeiten dieses Systems. Die automatische sichtunabh├Ąngige Landung von Linienflugzeugen, die Zielf├╝hrung von Fahrzeugen in unbekannten St├Ądten, die Verfolgung von Fahrzeugen bei Diebstahl, und die pr├Ązise Landvermessung, wobei selbst plattentektonische Bewegungen durch Positionsvergleich bestimmt werden k├Ânnen, sind daf├╝r Beispiel. Nicht zu vergessen ist dabei jedoch die Tatsache, da├č das GPS eine Technik darstellt, die zur Steuerung von Lenkwaffen und der Positionsbestimmung von milit├Ąrischen Fahrzeugen entwickelt worden ist.

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