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2022 | Book

Satellitennavigation

Wie sie funktioniert und wie sie unseren Alltag beeinflusst

Author: Tobias Schüttler

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

Book Series : Technik im Fokus

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About this book

Faszination Satellitennavigation – welche Rolle spielt sie im täglichen Leben? Wie funktioniert diese Technik? Was wäre, wenn GPS abgeschaltet würde? Und wie steht es um das europäische Galileo-System?In den vergangenen 20 Jahren hat sich die Satellitennavigation von einer anfangs rein militärischen Technologie hin zur vollkommen selbstverständlich genutzten Alltagstechnik entwickelt. Die Bandbreite reicht vom Navigationsgerät im Auto über Smartphones und kleine Empfänger für Outdoorsportler bis hin zu hochgenauen Spezialgeräten zum Zwecke der Landvermessung. Der Autor erläutert die im Prinzip sehr einfache Funktionsweise, welche jedoch in der konkreten Umsetzung modernste Methoden der Nachrichten- und Elektrotechnik, der Geographie und der Physik erfordert. In der zweiten Auflage wird verstärkt auf das europäische Galileo-System eingegangen und dessen aktueller Ausbaustand beschrieben.

Table of Contents

Frontmatter
1. Grundprinzipien der Satellitennavigation
Zusammenfassung
Das Wort Satellitennavigation wird meist als eine Art Überbegriff verwendet, bezeichnet jedoch eigentlich zwei unterschiedliche Dinge: neben der Ortung, also dem Ermitteln der eigenen Position, mit Hilfe von Satellitentechnologie, bedeutet Navigation eine Hilfe bei der Fortbewegung hin zu einem bestimmten Ziel. In der Umgangssprache ist damit aber meist beides, also die Satellitenortung und die Satellitennavigation gemeint, was streng genommen nicht ganz exakt ist. Da sich das vorliegende Buch jedoch in erster Linie nicht an derart spezialisiertes Fachpublikum wendet, welches sich an dieser Unsauberkeit stören könnte, sondern eher an Leser, deren Fokus in erster Linie auf allgemeiner Verständlichkeit liegt, ohne dabei auf den Anspruch auf prinzipielle fachliche Korrektheit zu verzichten, sei diese kleine Unsauberkeit verziehen.
Tobias Schüttler
2. Das erste Satellitenortungssystem: Transit
Zusammenfassung
Am 4. Oktober 1957 ging ein Piepsen um die Welt, das die technologische Entwicklung in gewisser Weise revolutionieren sollte: Es war der sowjetischen Weltraumorganisation gelungen, als erste noch vor der amerikanischen Konkurrenz einen künstlichen Himmelskörper in eine Erdumlaufbahn zu bringen. Dieser Satellit Sputnik 1 war in erster Linie eine Demonstration technischer Überlegenheit und hatte darüber hinaus keine weiteren Aufgaben, als zu beweisen, dass es möglich war, einen Satelliten ins All zu schicken und zu orten (Abb. 2.1).
Tobias Schüttler
3. NAVSTAR GPS
Zusammenfassung
Die Vorgabe an das neu zu entwickelnde Satellitennavigationssystem war, dass mit diesem zu jeder Zeit an jedem Ort der Erde, in der Luft und im erdnahen Weltraum mit Hilfe eines geeigneten Empfängers von einer unbegrenzten Anzahl von Nutzern ohne weitere Kommunikation die eigene Position bis auf wenige Meter genau bestimmbar sein sollte. Darüber hinaus sollte es in der Lage sein, neben der exakten Geschwindigkeit des Empfängers auch sehr präzise Zeitinformationen zu liefern. Da die Einsatzgebiete ursprünglich militärischer Natur waren, sollte es nicht nur gegenüber zufälligen Störungen, sondern auch gegenüber absichtlich herbeigeführten möglichst sicher sein.
Tobias Schüttler
4. GLONASS
Zusammenfassung
Ebenso wie das US-Amerikanische GPS, hatte auch das Mitte der 1970er-Jahre vom sowjetischen Verteidigungsministerium in Auftrag gegebene GLONASS einen Vorgänger, ein wenig bekanntes System namens CIKADE, auf welches jedoch nicht weiter eingegangen werden soll. Das Wort GLONASS ist ein Akronym für Globalnaja nawigazionnaja sputnikowaja sistema, also „Globales Satellitennavigationssystem“ das als Antwort der UDSSR auf GPS gedacht war. Da die ursprünglichen Anforderungen an GLONASS denen von GPS identisch sind, überrascht es wenig, dass es zwischen beiden Systemen viele Gemeinsamkeiten gibt. Nichtsdestotrotz gab und gibt es aber auch Unterschiede, welch im Folgenden genauer beleuchtet werden, wohingegen die prinzipiellen Ortungsmechanismen, welche denen von GPS entsprechen, nicht noch einmal erklärt wer den.
Tobias Schüttler
5. Galileo
Zusammenfassung
Wenn man Beiträge zum europäischen Satellitennavigationssystem Galileo liest, fallen einige signifikante Unterschiede zu den beschriebenen globalen Satellitenortungssystemen (GNSS) GPS und GLONASS auf: Es wird beispielsweise immer auf die zivile Kontrolle von Galileo hingewiesen. Auch die beim Aufbau zu erwartenden Kosten sowie Verzögerungen – zum Teil aus politischen, manchmal auch aus technischen Gründen – werden dargestellt. Insgesamt erhält man den Eindruck, sehr viele Personen hätten zu diesem Thema etwas zu sagen und genau das ist ja glücklicher Weise auch der Fall!
Tobias Schüttler
6. Anwendungen der Satellitennavigation
Zusammenfassung
Zu den Nutzersegmenten der drei vorgestellten Satellitennavigationssysteme wurde bereits eine Reihe von Anwendungen angesprochen. Laut einer Marktanalyse aus dem Jahr 2013 lag das weltweite Marktvolumen von Anwendungen der Globalen Satellitennavigation GNSS im Jahr 2012 bei 65 Milliarden Euro mit einem Wachstumspotenzial von insgesamt weltweit bis zu 10 % pro Jahr. Die Analysten gingen davon aus, dass sich der Markt innerhalb von neun Jahren von 2012 bis 2021 mehr als verdoppeln würde. Diese Einschätzung erwies sich als zu wenig optimistisch. Laut der europäischen Raumfahrtagentur EUSPA lagen die Erlöse, die durch Satellitennavigationssysteme generiert wurden, bei knapp 200 Milliarden Euro. Die Experten der EUSPA erwarten, dass dieser Umfang in den folgenden zehn Jahren noch auf bis zu 500 Milliarden anwachsen könnte. Viele Anwendungen der Technologie sind offensichtlich und naheliegend, andere wiederum überraschend und zum Teil recht kreativ – wer hätte beispielsweise im Jahr 2000 gedacht, dass sich binnen zehn Jahren eine riesige Community von GPS-Schnitzeljägern, der so genannten Geo-Cacher entwickeln würde? Auf eine Auswahl von Anwendungen soll im Folgenden eingegangen werden. Da die Anwendungsbereiche aber mittlerweile derart umfangreich sind, kann in der hier getroffenen Auswahl keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit erhoben werden.
Tobias Schüttler
Backmatter
Metadata
Title
Satellitennavigation
Author
Tobias Schüttler
Copyright Year
2022
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-58051-6
Print ISBN
978-3-662-58050-9
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-58051-6

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