Wie funktioniert das GPS-Navigationssystem? GEOTECHNOLOGIEN im Alltag - scinexx | Das Wissensmagazin
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Wie funktioniert das GPS-Navigationssystem?

GEOTECHNOLOGIEN im Alltag

© MMCD

Inzwischen findet man es schon in fast jedem Auto: Das kleine Gerät, das uns auf Wunsch zielgenau die Route von Haustür zu Haustür weist. Scheinbar wie von Zauberhand erkennt das Empfangsgerät des Global Positioning System (GPS) unsere genaue Position – bei guten Geräten bis auf Zentimeter genau.

Doch wie funktioniert das?

Das Prinzip des GPS ist relativ einfach. Die genaue Position eines Ortes kann bestimmt werden, wenn dessen Abstand zu drei Orten mit bekannter Lage ermittelt wird. Das Geheimnis des GPS liegt nun darin, diese drei Orte sozusagen in den Himmel zu verlegen – zu den insgesamt 24 GPS-Satelliten, die die Erde umkreisen. Sie senden pausenlos Radiosignale, die ihre genaue Position angeben. Um seine eigenen Position zu ermitteln, muss der GPS-Empfänger nun „nur“ noch die Entfernung zu dreien dieser Satelliten bestimmen.

Aber wie? Der GPS-Satellit und der Empfänger erzeugen dazu ein identisches Signal, und zwar immer exakt zur selben Zeit. Um dies zu erreichen, besitzt der Satellit eine Atomuhr. Die Uhr im Empfänger wird mit den Satelliten-Atomuhren synchronisiert. Die Radiowellen schießen vom Satellit mit annähernd Lichtgeschwindigkeit zur Erde. Aufgrund der großen Entfernung kommen sie aber etwas verzögert an. Aus dieser Verzögerungszeit lässt sich die Entfernung von Empfänger zu Satellit bestimmen. Hat der Empfänger auf diese Weise drei Satelliten angepeilt, erhält er drei sich überschneidende Entfernungskreise.

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Sie ergeben nur noch zwei mögliche Punkte, an denen sich der Empfänger – und damit wir – befinden können. Einer der beiden ist jedoch meist nicht auf der Erdoberfläche, sondern irgendwo im All angesiedelt, so dass letztendlich nur noch eine mögliche Position übrigbleibt. Aus dieser Information und den vorher eingespeisten Karten kann nun das Navigationssystem den günstigsten Weg zum Ziel erkennen.

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Und was hat das mit Geotechnologien zu tun?

Ganz einfach: Die GPS-Satelliten brauchen für ihre Positionsbestimmung genaue Informationen über das Schwerefeld der Erde. Denn sie nutzen unter anderem den „Zug“ der Erdanziehungskraft, um ihre Höhe und Lage zu ermitteln. Die Forschungen der Geowissenschaftler, darunter vor allem die Arbeiten zur exakten Vermessung des Erdschwerefeldes im Rahmen des GEOTECHNOLOGIEN-Forschungsprogramms, tragen dazu bei, dafür immer genauere Messmethoden zu entwickeln. Ohne sie wäre auch unser Navigationssystem im Auto nicht das, was es heute schon ist…

(g-o.de, 22.09.2003 – NPO)

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