Alle Navigationssysteme im Auto, Fahr-Apps und mobile Navigations-Apps wie Google Maps verlassen sich alle auf GPS, um uns von Punkt A nach Punkt B zu bringen. Aber was ist GPS und wie funktioniert es?
Was ist das Global Positioning System?
Das Global Positioning System (GPS) ist ein Navigationssystem der US-Regierung, das aus drei Hauptsegmenten besteht:
- Das Weltraumsegment ist ein Navigationssystem aus mindestens 31 Satelliten, von denen 24 (oder mehr) normalerweise im Flug und in Betrieb sind. Diese Satelliten fliegen innerhalb der Erdumlaufbahn in einer Höhe von 12.550 Meilen. Jeder einzelne Satellit umkreist in der Regel zweimal täglich die Erde.
- Das Kontrollsegment ist ein internationales Netzwerk von Kontrollstationen, die die Satelliten im Orbit verfolgen, überwachen und warten. Diese Kontrollstationen können auch Daten oder Befehle an die Satelliten senden. Das Kontrollsegment besteht aus 16 Überwachungsstationen, zwei Hauptkontrollstationen (eine Haupt- und eine Ersatzstation) und 11 Befehls- und Kontrollantennen (vier Bodenantennen und sieben Fernverfolgungsstationen des Air Force Satellite Control Network).
- Das Benutzersegment ist für Zivilisten und unsere GPS-Geräte, die auch als GPS-Empfänger bekannt sind, da sie Signale von den Satelliten im Orbit empfangen, um unsere Standorte zu bestimmen.
Wer hat GPS erfunden?
Die vier Personen, denen normalerweise die Erfindung des GPS zugeschrieben wird, sind Ivan Getting, Bradford Parkinson, Roger L. Easton und Gladys West. Laut Lemelson-MIT war es Getting, der GPS, wie wir es heute kennen, als erstes als ein Konzept vorstellte, das die Verwendung „eines Satellitensystems zur Erzeugung präziser Positionsdaten für sich schnell bewegende Objekte wie Raketen und Flugzeuge beinh altete."
Parkinsons Beitrag zum GPS kam 1972, als er die führende Rolle bei der Leitung des GPS-Programms des US-Verteidigungsministeriums übernahm. In dieser Rolle konnte Parkinson auf Gettings ursprüngliche Ideen aufbauen. Bis 1978 war das GPS-Entwicklungsprojekt von Parkinson, bekannt als das NAVSTAR-GPS-System, abgeschlossen und auf drei Meter genau.
Roger L. Easton trug ebenfalls zur Entwicklung von GPS bei und wurde als „Vater des GPS“bezeichnet. Eastons Beitrag war das Ergebnis der Lösung eines Problems im Zusammenhang mit der Verfolgung von Satelliten. Um das Timing der Tracking-Stationen zu synchronisieren, entwickelte Easton ein zeitbasiertes Navigationssystem, indem Uhren in Satelliten platziert wurden, die es ihnen ermöglichten, den genauen Standort von Benutzern am Boden genauer zu ermitteln. Easton nannte dieses System "Timation", und das US-Verteidigungsministerium nahm seine Funktionen schließlich in die Entwicklung des Global Positioning System auf.
Last but not least wird der Mathematikerin Gladys West auch ihr Beitrag zur Entwicklung von GPS zugeschrieben. Wests Beitrag war ihre Arbeit bei der Entwicklung eines Modells der Erde, das Variationen in der Erdform berücksichtigte, die durch Schwerkraft und andere Kräfte verursacht wurden. Das Erdmodell von West wird weithin als grundlegendes Element des GPS-Projekts angesehen.
Wie funktioniert GPS und wie wird es verw altet?
Das Global Positioning System beruht auf der Beziehung zwischen GPS-Satelliten und Empfängern auf GPS-fähigen Geräten. Laut dem GPS-Technologieunternehmen Garmin, einem GPS-Technologieunternehmen, funktioniert das Global Positioning System, wenn GPS-Satelliten „ein eindeutiges Signal und Umlaufbahnparameter übertragen, die es GPS-Geräten ermöglichen, den genauen Standort des Satelliten zu dekodieren und zu berechnen.“
Aus dieser Übertragung können GPS-Geräte den Standort von Benutzern berechnen, indem sie die Zeit messen, die zum Empfang des Signals benötigt wird. Diese Berechnung wird dann mit den Entfernungsmessungen mehrerer anderer Satelliten kombiniert. Um den Breiten- und Längengrad einer Person korrekt zu berechnen, muss ein GPS-Gerät ein Signal von mindestens drei Satelliten empfangen. Zur Berechnung der Höhe wird das Signal von mindestens vier Satelliten benötigt. Die meisten GPS-Empfangsgeräte empfangen und verfolgen die Signale von mindestens acht Satelliten, aber diese Zahl kann je nach Standort und Uhrzeit variieren.
Laut GPS.gov wird das Global Positioning System von der US Air Force gewartet und betrieben. Die U. S. Air Force „entwickelt, wartet und betreibt“die 24 Satelliten und Kontrollstationen auf der ganzen Welt, aus denen das System besteht.
Jenseits von Auto-GPS-Systemen: GPS im Alltag
GPS dient nicht nur dazu, den Weg nach Hause zu finden. Andere Anwendungen für GPS sind:
- GPS-Wearables, wie GPS-Uhren, können verwendet werden, um Kinder, Haustiere und ältere Menschen im Auge zu beh alten.
- GPS-gesteuerte Drohnen werden verwendet, um Aufnahmen aus der Vogelperspektive in Filmen zu filmen. GPS wird auch in der Filmindustrie zum Location Scouting eingesetzt.
- Geocaching kann verwendet werden, um Schnitzeljagden zu organisieren, indem man Gegenstände an bestimmten Orten versteckt und dann Karten online hochlädt, damit andere Leute mit GPS-Geräten danach suchen können.
- Ihr örtlicher Energieversorger kann GPS verwenden, um Stromausfälle zu verfolgen.
