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GPS

 

[Abk. für Global Positioning System], Kommunikationstechnik: weltumspannendes Satellitensystem zur hochgenauen Ortung, Navigation und Zeitverteilung. GPS arbeitet mit 24 umlaufenden Satelliten - 21 Betriebs- und drei Ersatzsatelliten - auf sechs Bahnen mit ca. 20 000 km Bahnhöhe. Die Satellitenbahnen sind so aufeinander abgestimmt, dass von jedem Punkt der Erde aus zu jedem Zeitpunkt Sichtverbindung zu mindestens vier Satelliten besteht. Jeder Satellit sendet für ihn charakteristische Signale aus. Dazu gehören ein atomuhrgesteuertes Zeitsignal, Positionsinformationen und Daten, die eine Korrektur von Zeit- und Übertragungsfehlern sowie von Effekten der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie ermöglichen. Ein GPS-Empfangsgerät kann nun aus den gleichzeitig empfangenen Signalen von drei Satelliten die Signallaufzeiten berechnen und daraus seine Position im Prinzip auf wenige Zentimeter genau bestimmen. In der Praxis wird diese Genauigkeit nur mit Geräten des US-Militärs erreicht. Für andere Anwender werden die Ergebnisse aus »Sicherheitsgründen« künstlich verschlechtert. Mit einem vierten Satelliten lassen sich unter Ausnutzung des Dopplereffekts die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung eines GPS-Empfängers bestimmen.

 

GPS wurde zunächst nach militärischen Erfordernissen aufgebaut, entwickelte sich aber zu einem zivilen Routinesystem zur Navigation im Verkehr zu Lande, zu Wasser und in der Luft. Insbesondere in Autos werden immer häufiger GPS-basierte Navigationssysteme eingesetzt.

GPS

 

[Abk. für General Problem Solver, dt. »allgemeiner Problemlöser«], Informatik: künstliche Intelligenz.

GPS

 

[Abkürzung für englisch global positioning system »globales Ortungssystem«], auch NAVSTAR/GPS [Abkürzung für englisch navigation system with time and ranging], satellitengestütztes Radionavigationssystem, das ab 1973 von den USA zunächst für militärische Zwecke eingerichtet wurde. Nach dem vollständigen Ausbau (1994) erlaubt das System global eine von Wetterbedingungen unabhängige Echtzeitnavigation. Das GPS-Raumsegment besteht aus 21 (+ drei Reserve) in sechs kreisförmigen Bahnen angeordneten Satelliten (Höhe 20 200 km, Bahnneigung 55º, Umlaufzeit 12 Stunden), wobei überall auf der Erde stets mindestens vier Satelliten über dem Horizont stehen. Ausgestattet mit hoch präzisen Frequenzstandards (Rubidium- und Cäsiumuhren) senden die Satelliten kontinuierlich auf zwei Trägerwellen (19,05 cm, 24,45 cm) kodierte Signale und Navigationsdaten (Satellitenephemeriden, Atomzeit) aus. Das Kontrollsegment besteht aus einer Hauptkontrollstation (Colorado Springs, USA) und vier äquatornahen Monitor- und Telemetriestationen. Aufgabe dieses Segments ist die Kontrolle des Satellitensystems, die Bestimmung der Ephemeriden und des Satellitenuhrverhaltens sowie die Übertragung dieser Daten an die Satelliten. Mit einem GPS-Empfänger (Antenne, Signalempfangsteil, Präzisionsuhr, Mikroprozessor, Stromversorgung) als Nutzersegment lassen sich aus den gemessenen Signallaufzeiten die Entfernungen zu den Satelliten berechnen (Einweg-Entfernungsmessverfahren). Aus vier Streckenmessungen wird mithilfe der Satellitenephemeriden die dreidimensionale Position der Antenne und eine Korrektion für die Empfängeruhr abgeleitet. Ephemeriden und berechnete Koordinaten beziehen sich auf das globale Referenzsystem WGS 84 (World Geodetic System 1984), Referenzellipsoid. In Russland wird ein entsprechendes Navigationssystem GLONASS betrieben.

 

Die Genauigkeit einer Echtzeitpositionierung liegt zwischen ± 10 m (autorisierte militärische Nutzer) und ± 100 m (künstliche Informationsverschlechterung, zivile Nutzer). Bei zeitgleicher Beobachtung auf zwei oder mehr Stationen lassen sich für die Koordinatendifferenzen wesentlich höhere Relativgenauigkeiten (cm-Bereich) erreichen, DGPS. Das GPS ersetzt oder stützt in vielen Bereichen die klassische Navigations- und Positionierungsverfahren. Immer noch wachsende Anwendung findet es besonders in der Navigation (Schiffe, Kraftfahrzeuge, Flugzeuge, Satelliten), bei der Einrichtung und Verbesserung von Festpunktfeldern (globales Referenzsystem, Landesvermessungen, Geodynamik-Kontrollnetze) und bei vermessungstechnischen Arbeiten in Ingenieurprojekten und im Liegenschaftskataster.

 

Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:

 

 

GPS: Satelliten ermitteln den Standort

 

Flugzeugtechnik: Wie ein Flugzeug funktioniert

 

Navigationssatelliten: Die neuen Leitsterne