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GNSS – Global Navigation Satellite System / GPS, GLONASS, Galileo & BeiDou

GPS

Das Global Positioning System (GPS), offiziell NAVSTAR GPS genannt, ist ein globales Satelliten basiertes Positionierungssystem zum Zwecke der Ortung. Das GPS System selbst wird vom U.S. Department of Defense sowohl für den Einsatz im Militärbereich wie auch für die allgemeine Öffentlichkeit betrieben. Es wurde offiziell im Jahr 1995 freigegeben. Die Funktionsweise von GPS basiert auf Trilateration. Dabei wird die Entfernung zu den Satelliten über die Laufzeit der abgestrahlten Radiowellen gemessen. Bei Empfang von mindestens 3 der 32 Satelliten (meistens mehr) kann die Position des Empfängers bis auf wenige Meter bestimmt werden.

A-GPS (Assisted GPS) wird hauptsächlich in mobilen Endgeräten und in Mobilfunknetzten eingesetzt, um die Leistung von GPS durch schnellere Lokalisierung und höhere Genauigkeit zu verbessern. A-GPS nutz die Koordinaten der Basisstationen, in der sich das mobile Endgerät einbucht ist und überträgt diese Information an das Endgerät über einen Assistenzkanal (Hilfskanal).

Das ursprüngliche GPS Design enthält zwei Ortungscodes: den Coarse/Acquisition (C/A) Code, der öffentlich zugänglich ist, und den gesperrten Precision (P) Code, der normalerweise Militäreinrichtungen dient. Damit die Ortungscodes und das Navigationssignal vom Satelliten zum Receiver gelangen können, müssen diese auf die entsprechende Trägerfrequenz eingestellt werden. Beim ursprünglichen GPS Design werden zwei Frequenzen genutzt; eine mit 1575.42 MHz namens L1 für zivile Anwendung; und eine zweite mit 1227.60 MHz, namens L2 für den Militäreinsatz.

GLONASS

GLONASS, ein Akronym für Globalnaya navigatsionnaya sputnikovaya sistema, ist ein globales Satelliten basiertes Positionierungssystem ähnlich GPS, welches ebenfalls zur aktuellen Positionsbestimmung Trilateration nutzt. Betrieben wird GLONASS von den Russian Aerospace Defence Forces und besteht aus 24 Satelliten, von denen 21 für Datenübertragung genutzt werden und 3 als Reserve zur Verfügung stehen. Die Satelliten sind auf 3 Orbitalebenen aufgeteilt und ermöglichen seit Oktober 2011 weltweit Positionsbestimmungen. GLONASS ist ähnlich genau wie GPS, zur Positionsbestimmung sind Signale von mindestens 4 Satelliten erforderlich.

Der Unterschied zu GPS ist das verwendete Multiplexverfahren. GLONASS nutzt im Gegensatz zu GPS ein Frequenzmultiplexverfahren, wo jeder Satellit auf seiner eigenen Frequenz innerhalb des L1 Bands (1602.5625 MHz bis 1615.5 MHz) sendet.

Galileo

Galileo, nach Galileo Galilei benannt, ist die europäische Alternative eines globalen Satelliten basierten Positionierungssystems und wird unter ziviler Kontrolle sein. Frühestens 2020 wird Galileo vollständig im Betrieb sein. Erste Dienste werden ab 2016 möglich sein. Bis 2020 sollen 30 Satelliten (6 davon als Reserve) die Erde auf einer Höhe von 23222 km umkreisen, was etwas über den von GPS und GLONASS genutzten Satelliten liegt.

5 Dienste werden zur Verfügung stehen: Offener Dienst, Kommerzieller Dienst, Sicherheitskritischer Dienst, Öffentlich regulierter Dienst oder Staatlicher Dienst, Such- und Rettungsdienst. Galileo nutzt als Zugriffsverfahren das Kodemultiplexverfahren und sendet im Bereich der Bänder L1 (wie GPS), L5 und G6 (1278,75 MHz).

BeiDou-2/COMPASS

BeiDou-2/COMPASS ist die chinesische Version eines globalen Satelliten basierten Positionierungssystems, wird aus 35 Satelliten bestehen und eine weltweite Abdeckung ermöglichen.

Der Vorgänger BeiDou-1 nutzt 4 geostationäre Satelliten experimentell und bietet nur eingeschränkte Dienste an. Der Vorteil geostationärer Satelliten ist eine kleinere Zahl an benötigten Satelliten. Geostationäre Satelliten ermöglichen allerdings einen kleineren Abdeckungsbereich. Bei BeiDou-2, wovon 16 Satelliten seit 2012 in Betrieb sind, bieten 14 Satelliten ihre Dienste an. Der genutzte Frequenzbereich sind die Bänder E1, E2, E5B und E6, wobei E6 auch von Galileo genutzt wird. BeiDou-2 verwendet das Kodemultiplexverfahren. Im Gegensatz zu den anderen Positionierungssystemen werden bei BeiDou-2 neben 30 Satelliten auf der mittleren Erdumlaufbahn (MEO) 5 weitere Satelliten geostationär (GEO) betrieben.



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