So funktioniert die GPS-Technologie

Eine Gruppe von Satelliten im Erdorbit macht das Global Positioning System (GPS) möglich. Satellitenkonstellationen übertragen präzise Signale, die es GPS-Empfängern am Boden ermöglichen, Standortinformationen zu berechnen und den Benutzern anzuzeigen. GPS ist im Besitz der Vereinigten Staaten.

Durch die Erfassung von Signalen von Satelliten können GPS-Empfänger verwendenTrilaterale MessungMathematische Prinzipien zur Bestimmung des geografischen Standorts. Durch Erhöhung der Rechenleistung und des Speichers (z. B. Routenkarten, Points of Interest und Geländeinformationen) können GPS-Empfänger Standort-, Geschwindigkeits- und Zeitinformationen in nützliche Anzeigeformate umwandeln.

So funktioniert die GPS-Technologie
 Gerendertes Bild des Satelliten Navstar-2F. Wikimedia Commons

Die Erfindung und Entwicklung von GPS

GPS wurde ursprünglich als militärische Anwendung vom US-Verteidigungsministerium (DoD) entwickelt. Das System ist seit Anfang der 1980er Jahre aktiv, stand aber erst Ende der 1990er Jahre für die zivile Nutzung zur Verfügung. Seitdem hat sich Consumer-GPS zu einer Multi-Milliarden-Dollar-Industrie mit einer breiten Palette von Produkten, Dienstleistungen und internetbasierten Dienstprogrammen entwickelt. Wie bei den meisten Technologien ist seine Entwicklung noch im Gange. Obwohl es sich um ein wahres Wunder der Moderne handelt, erkennen Ingenieure seine Grenzen und bemühen sich ständig, sie zu überwinden.

Vor- und Nachteile von GPS

Vorteil

  • Arbeiten Sie bei allen Wetterbedingungen rund um die Uhr und weltweit präzise.
  • Für die Nutzung von GPS-Signalen fallen keine Abonnementgebühren an.
  • Die allgemeine Genauigkeit liegt innerhalb von 15 Metern. Neuere Modelle mit Wide Area Augmentation System (WAAS)-Signalen haben eine Genauigkeit von weniger als drei Metern.

Nachteil

  • Es kann durch dichte Wälder, Canyonwände, Wolkenkratzer, Brücken oder Mauern blockiert sein, was die GPS-Navigation erschwert.
  • Nicht geeignet für Innen- oder unterirdische Räume.
  • Satellitenwartung, Funkstörungen und Sonnenstürme können zu Versorgungslücken führen.

Internationale Bemühungen

Das GPS, das den Vereinigten Staaten gehört und von diesen betrieben wird, ist das am weitesten verbreitete weltraumgestützte Satellitennavigationssystem der Welt. Die russische Satellitenkonstellation GLONASS bietet auch globale Satellitennavigationsdienste. MancheConsumer-GPS-Geräte Verwenden Sie diese beiden Systeme, um die Genauigkeit zu verbessern und die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass genügend Standortdaten erfasst werden. 

Wissenswertes über GPS

Wie GPS funktioniert, ist vielen Menschen, die es täglich benutzen, ein Rätsel. Diese Punkte werden Sie vielleicht überraschen:

  • Militärisches GPS verwendet zwei Frequenzen, während ziviles GPS nur eine verwendet. Dies verbessert die Genauigkeit. Zweifrequenz-GPS-Geräte können von Zivilisten verwendet werden, aber ihre Kosten und Größe machen sie unpraktisch.
  • Die US-Regierung führt einen laufenden Multi-Milliarden-Dollar durchVerbesserungs- und Modernisierungsplan.
  • Die US-Steuerzahler stellen hauptsächlich über das Verteidigungsministerium Finanzmittel für globale GPS-Dienste bereit. Das Budget für 2017 beträgt rund 900 Millionen US-Dollar.
  • Eine gemeinsame militärisch-zivile Behörde in den Vereinigten Staaten – das National Executive Committee for Space-Based Positioning, Navigation and Timing – ist für die Überwachung von GPS verantwortlich. Es wird von der US Air Force gewartet und betrieben.
  • Seit 2017 umkreisen 24 GPS-Satelliten die Erde.
  • GPS ist für die Ausrüstung, Annehmlichkeiten und Dienste, die wir jeden Tag als selbstverständlich betrachten, unerlässlich, wie zum Beispiel Mobiltelefone, Uhren, Computer, Wettervorhersagen, Energielieferung, Navigation und Notfall-/Katastrophenhilfe.
  • Viele Branchen verlassen sich auf die Genauigkeit von GPS, darunter Banken, Bau, Luftfahrt, Schifffahrt und Landwirtschaft.
  • GPS ist für die nationale Sicherheit unerlässlich. Alle neuen militärischen Geräte sind mit GPS ausgestattet.
  • GPS liefert Informationen für Luft-, See- und Straßentransportsysteme auf der ganzen Welt.
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