Infoblatt Satellitennavigationssysteme

Was ist ein Satellitennavigationssystem?




Schon mit Hilfe eines kleinen Empfangsgeräts kann jeder Mensch auf der Erde per Satellitennavigation seinen Standort nach Längengrad, Breitengrad und Höhe zu jedem Zeitpunkt sehr genau bestimmen, indem er die Signale von in der Erdumlaufbahn befindlichen Satelliten auffängt. Solche Systeme dienen zur Flugsicherung, dem Management von Schiffs- und LKW-Flotten, der Überwachung von Straßen- und Bahnverkehr, der Mobilisierung von Notdiensten und der Verfolgung von weltweit transportierten Waren. Die Anzahl der etwaigen Anwendungen sind nahezu unbegrenzt. Da das russische GLONASS-System zur Zeit und wahrscheinlich auch in Zukunft nicht mehr zuverlässig arbeitet, existierte nur ein einziges funktionierendes Satellitennavigationssystem: Das US-amerikanische Global Positioning System GPS. Diese Systeme nennt man Systeme der ersten Generation. Nach der Aufrüstung mit neuen Satelliten steht das GPS der zweiten Generation ab Ende 2012 zur Verfügung. Die Europäische Union hat ein eigenes System namens GALILEO entwickelt. Erste Dienste basierend auf einer Konstellation von 18 Satelliten sollen voraussichtlich ab 2014 angeboten werden, während die vollständige Konstellation mit 30 Satelliten mit allen Diensten nicht vor 2020 betriebsbereit sein wird.


Allgemeine Funktionsweise am Beispiel von GPS

Ein Satellitennavigationssystem basiert auf 24 die Erde auf exakt festgelegten Umlaufbahnen (Orbits) umkreisenden Satelliten. Diese sind in Untergruppen zu je vier Satelliten aufgeteilt, die wiederum sechs unterschiedliche Orbits besetzen.
Die Satelliten umkreisen die Erde alle zwölf Stunden genau einmal. Die Flughöhe beträgt ca. 20.200 km. Das dazugehörige Bodensegment des Systems besteht aus fünf Bodenstationen, die die Daten der Satelliten empfangen. Zusätzlich erfassen Sie die exakten Satellitenpositionen und teilen diese über die Satelliten den eigentlichen Empfänger mit. Mittels dieser Daten kann jeder Empfänger einen für ihn gültigen "Satellitenfahrplan" aufstellen und weiß damit welcher Satellit sich zu welcher Uhrzeit an welcher Position befindet.
Kennt man die Position dieser ''künstlichen Sterne'', so kann man mit deren Hilfe seine eigene Position auf der Erdoberfläche herausfinden. Zu diesem Zweck senden die Satelliten ein Signal, welches die Zeitangabe einer an Bord befindlichen, hochgenauen Uhr enthält. Die genaue Position des Empfängers wird dann über die Laufzeitunterschiede zwischen den einzelnen Signalen ermittelt.