Was ist und wie funktioniert ein GPS?

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Global Positioning System (GPS) ist ein satellitenbasiertes Navigationssystem besteht aus einem Netzwerk von etwa 18-24 Satelliten in den Orbit platziert. GPS wurde ursprünglich für militärische Anwendungen, aber in den späten 1970er Jahren, die Regierung ein System zur Verfügung gestellt für zivile Zwecke. GPS funktioniert bei jedem Wetter, überall in der Welt, 24/7. Es gibt keine Kosten für die Verwendung.

Wie es funktioniert

GPS-Satelliten die Erde umkreisen, zweimal am Tag in der gleichen Umlaufbahn und Signal-Informationen, bis auf Muttererde übertragen. GPS nehmen Sie diese Informationen und Triangulation zum Berechnen der genauen Standort des Benutzers verwenden. Der GPS-Empfänger vergleicht die Zeit, die ein Signal durch einen Satelliten mit der Zeit übertragen wurde, die sie empfangen wurde. Die Zeitdifferenz erzählt den GPS-Empfänger, wie weit weg von der Satellit ist es. Mit dieser Abstandsmessungen von ein paar weitere Satelliten, kann der Empfänger jetzt, bestimmen die Position des Benutzers und auf die Einheit elektronische Karte anzeigen.

Ein GPS-Empfänger muss gesperrt werden, an das Signal von mindestens drei Satelliten berechnen eine 2D-Position (breiten- und Längengrade) und verfolgen von Bewegung. Mit vier oder mehr Satelliten kann in Anbetracht der Empfänger 3D Position des Benutzers (Breitengrad, Längengrad und auch Höhe) bestimmen. Sobald die Position des Benutzers bestimmt wurde, kann die GPS-Einheit Weitere Informationen, wie z.B. Geschwindigkeit, Track, zurückgelegte Entfernung, Entfernung zum Ziel, Sonnenaufgang und Sonnenuntergang und vieles mehr berechnen.

Wie genau ist GPS?

Heutige GPS-Empfänger sind extrem genaue dank paralleles Multi-Channel-Design. Garmin 12 parallele Kanal-Empfänger sind schnell zu Sperren auf Satelliten beim ersten Einschalten und pflegen sie starke sperren, auch in Dichte Belaubung oder städtischen Einstellungen mit hohen Häusern. Bestimmte atmosphärischen Faktoren und anderen Quellen des Fehlers können die Genauigkeit der GPS-Empfänger auswirken. Garmin ®-GPS-Empfänger sind im Durchschnitt bis zu 15 Meter genau.

Neuere Garmin-GPS-Empfänger mit WAAS (Wide Area Augmentation System)-Fähigkeit können die Genauigkeit, weniger als drei Meter im Durchschnitt verbessern. Keine zusätzliche Ausrüstung oder Gebühren sind verpflichtet, WAAS nutzen. Benutzer können auch noch bessere Genauigkeit mit differentiellen GPS (DGPS) erhalten, die GPS-Signale zu einem Durchschnitt von drei bis fünf Meter korrigiert. Die U.S. Coast Guard betreibt den häufigsten DGPS-Korrektur-Dienst. Dieses System besteht aus einem Netzwerk von Türmen, die GPS-Signale empfangen und übertragen einer korrigierten Signal von LVS-Sender. Um das korrigierte Signal zu erhalten, müssen Benutzer eine differenzielle Beacon Empfänger und Beacon Antenne in ihre GPS verfügen.

Der GPS-Satelliten-system

Die 18-24-Satelliten, die das Raumsegment GPS bilden sind die Erde rund 12.000 Meilen über uns umkreisen. Sie sind ständig bewegt, so dass zwei komplette Umlaufbahnen in weniger als 24 Stunden. Diese Satelliten sind mit einer Geschwindigkeit von etwa 7.500 Meilen eine Stunde Reisen.

GPS-Satelliten werden von nur Sonnenenergie angetrieben. Sie haben an Bord zu halten laufen bei einer Sonnenfinsternis, wenn es keine Solarenergie backup-Batterien. Kleine Rocket Booster auf jeder Satellit halten sie fliegen in den richtigen Pfad.

Hier sind einige andere interessanten Fakten über die GPS-Satelliten (auch genannt NAVSTAR, der offizielle Name der U.S. Department of Defense für GPS):

o war der erste GPS-Satellit im Frühjahr 1978 gestartet.

o Eine vollständige Konstellation von 24 Satelliten wurde Ende 1994 erreicht.

o Jeder Satellit ist gebaut, um die letzten etwa 10-15 Jahren. Ersetzungen sind ständig wird gebaut und in den Orbit gestartet.

o A GPS-Satelliten wiegt ca. 1.500 Pfund und ist etwa 16 Meter über mit die Sonnenkollektoren erweitert.

o Sender macht ist nur 50 Watt oder weniger.

Was ist das Signal?

GPS-Satelliten übertragen zwei Schwachstrom-Radio-Signale, L1 und L2. Zivile GPS verwendet die L1-Frequenz 1575,42 MHz im UHF-Band. Die Signale Reisen von Line Of Sight, d. h. sie passieren durch Wolken, Glas und Kunststoff, jedoch gehen nicht durch solide Objekte wie z. B. Gebäude und Berge.

Ein GPS-Signal enthält drei verschiedene Bits von Informationen–eine Pseudo-Code, Ephemeriden-Daten und Almanac Daten. Der Pseudo-Code ist einfach ein i.d.-Code, der identifiziert, welche Satelliten Informationen überträgt. Sie können diese Zahl anzeigen auf Ihr Garmin-GPS-Einheit Satellitenseite, wie es welche Satelliten bieten gibt, die es erhalten ist.

Almanach-Daten, die ständig von jeder Satellit übertragen werden, enthält wichtige Informationen über den Status des Satelliten (gesund oder ungesunde), aktuellen Datum und Uhrzeit. Dieser Teil des Signals ist wesentlich für eine gute Position-Ansicht.

Quellen von GPS Signal Störungen

Folgende Faktoren, die das GPS-Signal beeinträchtigen und somit Genauigkeit beeinflussen können:

o Ionosphäre und Troposphäre Verzögerungen–verlangsamt das Satellitensignal, wenn er durch die Atmosphäre. Das GPS-System verwendet ein integriertes Modell, das eine durchschnittliche Verzögerung berechnet, teilweise richtig für diese Art von Fehler.

o Signal Multipfad–tritt dies, wenn das GPS-Signal aus Objekten wie Hochhäuser oder großen Stein Flächen reflektiert wird, bevor sie den Empfänger erreicht. Dadurch erhöht sich die Fahrzeit des Signals, dadurch Störungen verursacht.

o Empfänger Uhr Störungen–ist einer receiver’s eingebaute Uhr nicht so genau wie die atomare Uhren an Bord die GPS-Satelliten. Folglich, kann es sehr leichte Timing-Fehler nicht.

o Orbital Störungen–auch bekannt als Ephemeriden Fehler, dies sind Ungenauigkeiten der gemeldeten Satellitenstandort.

o Zahl der Satelliten sichtbar–die mehr Satelliten ein GPS-Empfänger “sehen kann”, desto besser die Genauigkeit. Gebäude, Terrain, elektronischen Interferenzen oder manchmal sogar Dichte Belaubung können Block Signalempfang Position Störungen oder möglicherweise nicht in der Lage überhaupt lesen verursachen.

o Satelliten Geometrie/Schattierung–gemeint die relative Position der Satelliten zu jeder Zeit. Ideale Satelliten-Geometrie ist vorhanden, wenn die Satelliten an Weitwinkeleinstellung relativ zueinander befinden. Schlechter Geometrie resultiert, wenn die Satelliten in einer Linie oder in einer engen Gruppierung befinden.

o Abbau von das Satellitensignal–selektive Verfügbarkeit (SA) ist eine vorsätzliche Verschlechterung des Signals des U.S. Department of Defense einmal verhängt. SA sollte verhindern, dass militärische Gegner über die hochgenaue GPS-Signale. Die Regierung deaktiviert SA im Mai 2000, die erheblich die Genauigkeit der zivilen GPS-Empfängern verbessert.


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