Was ist GPS?

GPS war ursprünglich zur Positionsbestimmung und Navigation im militärischen Bereich vorgesehen.

So können GPS Geräte Signale nur empfangen aber nicht senden. Dadurch kann navigiert werden, ohne dass der Feind Informationen über den eigenen Standort erhält.

Heute wird GPS auch im zivilen Bereich genutzt: in der See- und Luftfahrt, für Navigationssysteme im Auto, zur Positionsbestimmung und -verfolgung im Rettungs- und Feuerwehrdienst, zur Orientierung im Outdoor Bereich etc.

Die offizielle Bezeichnung ist „Navigational Satellite Timing and Ranging – Global Positioning System“ (NAVSTAR GPS). GPS wurde am 17. Juli 1995 offiziell in Betrieb genommen.

Garmin GPSmap 64
fenix3 im Einsatz

GPS löste ab etwa 1985 das alte Satellitennavigationssystem NNSS (Transit) der US-Marine ab, ebenso die Vela-Satelliten zur Ortung von Kernwaffenexplosionen.

GPS ist seit Mitte der 1990er-Jahre voll funktionsfähig und ermöglicht seit der Abschaltung der künstlichen Signal-Verschlechterung (Selective Availability) am 2. Mai 2000 auch zivilen NutzerInnen eine Genauigkeit von oft besser als 10 Metern.

Die Genauigkeit lässt sich durch Differenzmethoden (Differential-GPS/DGPS) in der Umgebung eines Referenzempfängers auf Werte im Zentimeterbereich oder besser steigern.

GPS hat sich als das weltweit wichtigste Ortungsverfahren etabliert und wird in Navigationssystemen weitverbreitet genutzt.

Galileo

Garmins fenix 5x Plus mit Galileo, GPS und Glonass
Garmins fenix 5x Plus mit Galileo, GPS und Glonass

Galileo ist ein im Aufbau befindliches, teilweise bereits operationelles, europäisches globales Satellitennavigations- und Zeitgebungssystem unter ziviler Kontrolle (europäisches GNSS)

Es liefert weltweit Daten zur genauen Positionsbestimmung und ähnelt dem US-amerikanischen NAVSTAR-GPS, dem russischen GLONASS-System und dem chinesischen Beidou-System. Die Systeme unterscheiden sich hauptsächlich durch die Frequenznutzungs-/Modulationskonzepte, die Art und Anzahl der angebotenen Dienste und die Art der Kontrolle: GLONASS, Beidou und GPS sind militärisch kontrolliert.

Auftraggeber von Galileo ist die Europäische Union. Der Sitz der Agentur für das Europäische GNSS (Galileo-Agentur, GSA) befindet sich seit 2014 in der tschechischen Hauptstadt Prag.

Mit dem Start vom 25. Juli 2018 sind 26 der vorgesehenen 30 Satelliten im Orbit. Bis Ende 2019 sollen alle Satelliten in ihre Umlaufbahn gebracht werden. Das Satellitennavigationssystem ist für die Allgemeinheit seit dem 15. Dezember 2016 zugänglich.

Galileo ist ein im Aufbau befindliches, teilweise bereits operationelles, europäisches globales Satellitennavigations- und Zeitgebungssystem unter ziviler Kontrolle (europäisches GNSS)

Es liefert weltweit Daten zur genauen Positionsbestimmung und ähnelt dem US-amerikanischen NAVSTAR-GPS, dem russischen GLONASS-System und dem chinesischen Beidou-System. Die Systeme unterscheiden sich hauptsächlich durch die Frequenznutzungs-/Modulationskonzepte, die Art und Anzahl der angebotenen Dienste und die Art der Kontrolle: GLONASS, Beidou und GPS sind militärisch kontrolliert.

Auftraggeber von Galileo ist die Europäische Union. Der Sitz der Agentur für das Europäische GNSS (Galileo-Agentur, GSA) befindet sich seit 2014 in der tschechischen Hauptstadt Prag.

Mit dem Start vom 25. Juli 2018 sind 26 der vorgesehenen 30 Satelliten im Orbit. Bis Ende 2019 sollen alle Satelliten in ihre Umlaufbahn gebracht werden. Das Satellitennavigationssystem ist für die Allgemeinheit seit dem 15. Dezember 2016 zugänglich.

Der neue Galileo fähige GPSmap 66st von Garmin
Der neue Galileo fähige GPSmap 66st von Garmin

Galileo wurde ursprünglich nur für zivile Zwecke konzipiert, wird aber, durch die vom Europäischen Parlament im Juli 2008 verabschiedete Entschließung zu den Themen Weltraum und Sicherheit, auch für Operationen im Rahmen der Europäischen Sicherheits- und Verteidigungspolitik (ESVP) zur Verfügung stehen.

Satellitenkonstellation

Galileo basiert auf einer Grundkonstellation von 30 Satelliten (27 plus drei laufend betriebsbereite Zusatzsatelliten, zuzüglich des fortlaufenden Ersatzes von Satelliten), die die Erde in einer Höhe von etwa 23.260 km mit 3,6 km/s umkreisen, und einem Netz von Bodenstationen, die die Satelliten kontrollieren. Empfänger in der Größe mobiler Handgeräte wie Smartphones oder Navigationssysteme können aus den Funksignalen der Satelliten die eigene Position mit einer Genauigkeit von ungefähr vier Metern bestimmen. Bei Verwendung von Zusatzinformationen oder -diensten lässt sich ähnlich wie bei anderen satellitengestützten Navigationssystemen (GNSS) die Positionsgenauigkeit in den Zentimeterbereich steigern (DGPS).

Bodensegment

Zwei gleichberechtigte Kontrollzentren (GCC) in Oberpfaffenhofen (Deutschland) und Fucino (Italien). Nominal überwacht und kontrolliert Oberpfaffenhofen die Satellitenkonstellation, während Fucino für die Bereitstellung der Navigationsdaten sowie die hochgenaue Bahnbestimmung und Zeitsynchronisation zuständig ist. Im Falle eines gravierenden Ausfalls können die Kontrollzentren jedoch füreinander einspringen.
Vier Bodenstationen (TTC) für die Satellitenkommunikation mit 13-Meter-Antennen im S-Band (2 GHz)
30 Referenz-Empfangsstationen (GSS) zur Erfassung der Galileo-Signale im L-Band. Aus diesen Signalen berechnet das Kontrollzentrum alle zehn Minuten die Navigationsdaten (Bahnen und Zeitdifferenzen)
Neun Up-link-Stationen (ULS) zur Übertragung der von den Satelliten ausgestrahlten Galileo-Navigationssignale, Kommunikation mit 3-Meter-Antennen im C-Band (5 GHz)
Das GCC stellt sicher, dass die Satelliten spätestens alle 100 Minuten neue Navigationsdaten erhalten.
Die Sicherheitszentren in Frankreich (St. Germain-en-Laye) und zurzeit noch UK, Swanwick (wird wegen des Brexit durch ein neues Zentrum in Madrid ersetzt). Diese sind für den behördlichen Dienst sowie die Systemsicherheit zuständig.
Des Weiteren zusätzliche Servicezentren zur Performanceüberwachung, Zeitreferenzierung, geodätische Dienste, Koordinierungszentren für den SAR Service....