QuarrySurveyor II – mobil und verlässlich

Satellitenortungssysteme werden allgemein als GNSS bezeichnet. Die Abkürzung steht für Global Navigation Satellite System. GPS ist sicherlich das zurzeit meist genutzte GNSS.

GPS ist ein System aus 24 Satelliten, mit dem eine Position auf der Erde bestimmt werden kann. GPS Satelliten senden Signale zur Erde. In diesen Signalen sind verschiedene Informationen enthalten. GPS Empfänger, welche die Signale über eine Antenne empfangen, können diese Informationen auswerten.
Die wichtigsten Informationen sind einerseits die sogenannten Almanachs (oder Ephemeriden) und andererseits die genaue Uhrzeit, zu der das Signal vom Satelliten ausgesendet wurde. Die Ephemeriden enthalten Informationen über die Umlaufbahnen der Satelliten. Mit Hilfe der Ephemeriden kann ein GPS-Empfänger sehr genau berechnen, wo sich ein Satellit am Himmel befunden hat, als er das Signal gesendet hat.
Ephemeriden werden auch in der Astronomie und in der Astrologie verwendet. Aus ihnen kann abgelesen werden, wann und wo am Himmel welcher Stern zu sehen ist.
Die Satelliten sind mit Atomuhren ausgestattet. Das Signal der Satelliten nutzt der GPS-Empfänger einerseits, um die genaue Uhrzeit zu bestimmen. Die Zeitangaben der GPS-Empfänger sind sehr genau, denn sie sind mit hochwertigen Quarzuhren bestückt. Andererseits werden die Signale der Satelliten natürlich für die Positionsberechnung verwendet. Da dem GPS-Empfänger die genaue Uhrzeit bekannt ist, kann er berechnen, wie viel Zeit vergangen ist, seit die Signale der Satelliten ausgesendet wurden. Diesen Vorgang bezeichnet man als Laufzeitmessung.

GPS-Signale bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit. Wenn man weiß, wie lange ein Signal für die Strecke von einem Satellit zum GPS-Empfänger gebraucht hat, kann daraus bestimmt werden, wie weit der Satellit vom GPS-Empfänger entfernt ist.
Dem GPS-Empfänger ist also bekannt, wo sich die Satelliten befinden und wie weit sie entfernt sind. Aus diesen Informationen kann er über ein Verfahren namens Trilateration berechnen, wo er sich befindet. Vergleichbar damit, wenn man eine Kugel mit drei Schnüren an der Decke befestigt: die Position der Kugel ist durch die Länge der Schnüre bestimmt.
GPS-Satelliten senden Ihre Signale auf zwei Frequenzen im sogenannten L-Band (L1 und L2) im Bereich von 1,5 GHz. Eine dritte Frequenz (L5) befindet sich momentan im Aufbau.