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2014 | Buch

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Satellitennavigation

Wie sie funktioniert und wie sie unseren Alltag beeinflusst

verfasst von: Tobias Schüttler

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : Technik im Fokus

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Brauchen wir die Satellitennavigation? Welche Rolle spielt sie im täglichen Leben? Wie funktioniert diese Technik? Was ist, wenn GPS abgeschaltet wird?

Aus dem amerikanischen Satellitennavigationssystems GPS hat sich ein riesiges Spektrum an zivilen Anwendungen für ein ursprünglich rein militärisch konzipiertes Navigationshilfsmittel eröffnet. Die Bandbreite reicht von einfachen Empfängern für Outdoorsportler über Smartphones bis hin zu hochgenauen Spezialgeräten zum Zwecke der Landvermessung.

Der Autor erläutert das sehr einfache Funktionsprinzip, das in der konkreten Umsetzung modernste Methoden der Nachrichten- und Elektrotechnik, der Geographie und der Physik erfordert.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Grundprinzipien der Satellitennavigation

Zusammenfassung

Der Begriff 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 wird er jedoch meist für beides, also die Satellitenortung und die Satellitennavigation verwendet, 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.

Überhaupt möchte ich darauf hinweisen, dass jede Art von didaktischer Reduktion, also dem Verständlich machen von komplizierten Inhalten, immer die Gefahr in sich trägt, nicht jede denkbare Eventualität zu berücksichtigen, stellenweise lediglich auf Prinzipien zu verweisen und letztlich der Komplexität eines Sachverhaltes nicht vollständig gerecht zu werden. Daher halte ich es für angebracht, einleitend zu klären, was Sie von diesem Buch erwarten können und was nicht.

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 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 (Abb. 2.1).

Gleichzeitig war dies jedoch ein Beweis der Leistungsfähigkeit russischer R‐7‐Raketen. Die zweistufige R‐7 war der Vorgänger der späteren dreistufigen Wostok‐Raketen, mit deren Hilfe als erster Mensch Juri Gagarin ins All geschossen wurde. Mit der R‐7 war es ganz offensichtlich möglich geworden, von sowjetischem Territorium aus mit einer Rakete an jeden Punkt der Erde zu gelangen. Und so war dieser so genannte „Sputnik‐Schock“ für die Amerikaner vielmehr als nur die unangenehme Erkenntnis, nicht der erste zu sein: Was wäre, wenn man den Satelliten durch einen Atomsprengkopf ersetzt hätte? Die Sowjetunion war mit dieser leistungsstarken Rakete zumindest technisch im Stande, jeden Ort der Erde von ihrem Territorium aus anzugreifen.

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 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 Störungen möglichst sicher sein.

So sollte mit Hilfe von GPS nicht nur die Navigation von Truppen an Land und zu Wasser, sondern eben auch die Navigation in der Luft bis hin zur Steuerung von Raketen – auch mit atomaren Sprengköpfen – ermöglicht werden. Allerdings sei bereits an dieser Stelle erwähnt, dass auch der Nutzen für die Zivilbevölkerung früh im Fokus insbesondere des geldgebenden Kongresses war.

Tobias Schüttler

4. GLONASS

Zusammenfassung

Ebenso wie das US‐amerikanische GPS, hatte auch das Mitte der 1970‐er 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 werden.

Tobias Schüttler

5. Galileo

Zusammenfassung

Wenn man im Internet 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!

Ein ganz entscheidender Unterschied zwischen einem militärischen und einem zivilen System ist nämlich, dass bei letzterem viel mehr Menschen Einblick in die Entstehung haben und auch viel mehr Personen ein Mitspracherecht einfordern. Dies ist bei Galileo noch ausgeprägter, da das gesamte Projekt von Anfang an als europäische Gemeinschaftsaufgabe angelegt wurde, was letztlich auch bedeutet, dass eben nicht nur eine einzige Institution die Entscheidungen fällt, sondern sich immer wieder verschiedene Einrichtungen verschiedener europäischer Länder zu Kompromissen bereit erklären müssen.

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 Wachstumspotential von insgesamt weltweit bis zu 10 % pro Jahr, im asiatischen Raum gehen die Analysten davon aus, dass sich der Markt innerhalb von neun Jahren von 2012 bis 2021 mehr als verdoppeln wird. Viele Anwendungen 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 Geo‐Cachern entwickeln würde? Auf sie und auf andere soll im Folgenden eingegangen werden. Da die Anwendungsbereiche aber mittlerweile derart umfangreich sind, kann hier keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit erhoben werden.

Tobias Schüttler

Backmatter

Titel: Satellitennavigation
verfasst von: Tobias Schüttler
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-642-53887-2
Print ISBN: 978-3-642-53886-5
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-53887-2

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Über dieses Buch

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Grundprinzipien der Satellitennavigation

2. Das erste Satellitenortungssystem: Transit

3. NAVSTAR GPS

4. GLONASS

5. Galileo

6. Anwendungen der Satellitennavigation

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