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Satelliten-Navigation—wie funktionierts?
Prof. Dr. Heinz Mathis
GPS?
GPS?
NAVSTAR-GPSNavigation System with Timing and Ranging Global Positioning System
Geschichtliches
• 1973: Start des NAVSTAR GPS Projekts• 1978: Der 1. Satellit im Orbit• 1998: Voll operationell mit 24 Satelliten• 2000: Künstliche Verschlechterung
ausgeschaltet
Satellitenkonstellation
“Launch” eines Satelliten
Abdeckung und Spur
Länge
60°0° 120° 180°-60°-120°-180°
Bre
ite 0°
90°
90°
0h
3h
6h
9h
12h
15h
18h
21h
12h
Bodenstationen
Wie sieht das Satellitensignal aus?
Satellit 1
Satellit 2
Was wird übertragen?
• 50 bit/s Datenstrom• 30 sek Übertragungszeit für einen Satz• 12.5 min Übertragungszeit für alle Daten• HF-Signal liegt bei 1.57542 GHz
Ein GPS-Modul(kompletter Empfänger) ist klein!
16 x 12.2 x 2.4 mm
Was brauchts noch?
GPS und Relativitätstheorie
Die Satellitensuche ist schwierig(dreidimensionale Suche)
• Satellitennummer: 1 bis 30• Code-Verschiebung: 0 bis 1023 • Frequenzabweichung: +/- 35 kHz
Mehrwegempfang erhöhtUngenauigkeit
direkte Pfade
Abschattung
Indirekter Pfad
Schnittpunkt dreier Kugeln
Position
Wie berechnet sich nun die Ortsposition?
R1
R2
R3
R4
Ri: Pseudoranges (Messungen)xi, yi, zi: Satellitenpositionen (bekannt)xu, yu, zu: User-Position (unbekannt)
Qualitätsmerkmale
• Performance (Genauigkeit)• Verfügbarkeit• Integrität
Giove-A, der erste Testsatellit derEuropäer, im Orbit seit 28. Dez. 2005
Andere satellitenbasierteNavigationssysteme
• GPS (USA)• Glonass (Russland)• Galileo (Europa)
http://icom4u.hsr.ch/giove_a/index.htm
Navigation fürs Auto
http://www.youtube.com/watch?v=-u6MT4sZQx0
Track Yourself
• möglich mit einem GPS-fähigen Handy
http://icom4u.hsr.ch
http://icom4u.hsr.ch/TrackYourself/
GPS im Nationalpark (Webpark)
Geocaching
GPS?