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GPS

Skripte PLUS
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Hast du schon einmal von GPS gehört oder hast es sogar benutzt? Bestimmt!
Du bist mit deiner Familie mit dem Auto in den Urlaub gefahren und keiner wusste den genauen Weg? Früher mussten deine Eltern dann noch Landkarten lesen und sich selbst eine passende Route suchen. Heute übernimmt dies alles euer Navigationssystem. Somit kann viel Zeit gespart werden.
Ebenso wird dir auch durch dein Smartphone gezeigt, wie du am schnellsten an dein Ziel kommst oder wie weit etwas von dir entfernt ist. GPS gibt es überall. Doch was ist das überhaupt genau?
In diesem Skript befassen wir uns damit, was unter GPS zu verstehen ist, wie es funktioniert und wo es herkommt. Außerdem zeigen wir dir, wo GPS auf der Erde verwendet wird und wann es zu Hindernissen und Problemen kommen kann.
Abb. 1: Ein Satellit im Weltall
Abb. 1: Ein Satellit im Weltall

Einführung GPS

GPS kommt aus dem Englischen und bedeutet Global Positioning System, auf Deutsch Globales Positionierungssystem. Es handelt sich um eine Standortbestimmung mit Hilfe von Satelliten (siehe Abbildung 1).
In einer Höhe von über 20.000 km sind mindestens 24 solcher Satelliten in ständiger Bewegung. Fliegst du mit dem Flugzeug in den Urlaub, bist du nur etwa in einer Höhe von 10 km. Die Satelliten sind also ganz schön weit entfernt!
Mit Hilfe von GPS kannst du dann genau sagen, wo du dich auf der Erde befindest, egal zu welcher Uhrzeit. Jeder Punkt der Erde wird von mindestens 4 Satelliten empfangen.
Das System wurde in Amerika entwickelt und ist im Jahr 1958 ursprünglich für das Militär und die Marine eingesetzt worden. Früher ist es aber nicht GPS sondern Navstar Global Positioning System genannt worden.

Funktion

Abb. 2: Die Bedeutung der Satelliten
Abb. 2: Die Bedeutung der Satelliten
Aber wie funktioniert das genau? Um zu erfahren, wo ich mich auf der Erde befinde, werden mehrere Sender und ein Empfänger benötigt. Die Sender sind die Satelliten, die unsere Erde umkreisen. Der Empfänger ist dein GPS-Gerät, also zum Beispiel das Navigationssystem im Auto, dein Smartphone oder dein Gerät zum Geocachen.
Die Satelliten senden ständig ihre genauen Positionen und Uhrzeiten an den Empfänger.
Kannst du dir vorstellen, warum mehrere Sender benötigt werden?
Gibt es nur einen Satelliten, so hast du unendlich viele Positionen auf der Erde. Bei zwei Satelliten sind es die Positionen, bei dem sich zwei Kreise schneiden. Kommen drei Satelliten gleichzeitig auf der Erde an, kann eine eindeutige Position bestimmt werden (siehe Abbildung 2). Ein vierter Satellit ist wichtig, um die genaue Uhrzeit zu ermitteln, die für eine exakte Positionsfindung nötig ist.

Anwendungsbereiche von GPS auf der Erde

GPS-Geräte sind in der heutigen Zeit kaum wegzudenken und werden oft benötigt. Einige Anwendungsbeispiele sind zum Beispiel:
  • Navigationssysteme für PKW und LKW
  • Luftfahrt
  • Schifffahrt
  • Militär
  • Auffinden von Unfallopfern auf dem Meer oder in den Bergen
  • Freizeit: Wandern, Bergsteigen, Geocaching, Wassersport (z.B. zur Routenplanung)

Hindernisse GPS

Heutzutage sind die GPS-Geräte sehr genau und Positionen können auf 5 bis 15 m genau bestimmt werden. Die Genauigkeit hängt aber von verschiedenen Faktoren ab, welche die Signale beeinflusssen. Bist du zum Beispiel mit deinem Smartphone im Wald unterwegs, kann es sein, dass das Signal gestört wird und schlecht oder gar nicht mehr funktioniert. Der Grund dafür ist das dichte Blätterdach, die Signale können nicht mehr bis zu deinem Gerät durchdringen. Genauso kann dies in einer dicht bebauten Stadt passieren. Die eng aneinander gebauten Hochhäuser verhindern die Übermittlung der Signale. Das gleiche Prinzip ist in einem engen Tal der Fall. Bist du in einem Raum, werden kaum Signale übermittelt. Die Signale können auch hier nicht durch die Wände hindurch.
Das bedeutet: Hindernisse können den Empfang verschlechtern oder sogar ganz stören. Du solltest immer aufpassen, wo du dich befindest, da manchmal nicht mehr vier Satelliten auf den Empfänger zugreifen können und somit die Positionsbestimmung ungenau oder ganz verhindert wird.
Bildnachweise [nach oben]
[1]
Public Domain.
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