Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS)
Navigationssatelliten tragen präzise Atomuhren und senden Zeit- und Bahndaten, aus denen Telefone, Fahrzeuge und Schiffe ihre Position berechnen. Zu den großen Systemen gehören GPS, BeiDou, GLONASS und Galileo; für den Empfang ist kein Mobilfunknetz erforderlich.
Auf einen Blick
- Betreiber
- USA (GPS), China (BeiDou), Russland (GLONASS), Europäische Union (Galileo)
- Seit
- 1978 (erster GPS-Satellit)
- Aufgabe
- Weltweite Positionsbestimmung, Navigation und Zeitsynchronisation
Woher weiß der blaue Punkt auf der Karte, wo Sie sich befinden? Ein Teil der Antwort kreist ungefähr 20.000 Kilometer über Ihnen.
Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) senden präzise Zeit- und Bahndaten. Telefone, Fahrzeuge und Schiffe berechnen daraus ihre Position. Zu den großen globalen Systemen gehören das US-amerikanische GPS, Chinas BeiDou, Russlands GLONASS und das europäische Galileo. Die meisten Hauptsatelliten befinden sich in mittleren Erdumlaufbahnen in etwa 20.000 Kilometern Höhe – ungefähr fünfzigmal so hoch wie die ISS.
Welche Systeme gibt es?
GPS erreichte 1995 als erstes globales System seine volle Einsatzfähigkeit. GLONASS nutzt Bahnen mit guter Abdeckung hoher Breitengrade. Das europäische Galileo ist vor allem zivil ausgerichtet. Chinas globales System BeiDou-3 nahm am 31. Juli 2020 offiziell den Betrieb auf.
Jedes dieser Systeme umfasst Dutzende Satelliten, sodass Nutzerinnen und Nutzer weltweit genügend Raumfahrzeuge gleichzeitig empfangen können.
Wie funktioniert die Positionsbestimmung?
Jeder Satellit trägt Atomuhren und sendet seine Position sowie die genaue Zeit. Ein Telefon schätzt die Entfernung zu jedem Satelliten, indem es die Laufzeit des Signals misst.
Aus mehreren Entfernungen lässt sich die Position durch Trilateration eingrenzen. Weil die Uhr eines Telefons weit weniger genau als eine Atomuhr ist, werden für eine dreidimensionale Positionsbestimmung normalerweise Signale von mindestens vier Satelliten gleichzeitig benötigt. Damit wird zugleich der Fehler der Empfängeruhr berechnet.
Genauigkeit und Ergänzungssysteme
Offene zivile Signale liefern meist eine Genauigkeit von wenigen Metern; Smartphones erreichen häufig drei bis fünf Meter. Boden- und satellitengestützte Ergänzungssysteme sowie Zweifrequenzempfang können die Genauigkeit für Vermessung und automatisiertes Fahren auf Dezimeter oder Zentimeter verbessern. BeiDou bietet außerdem Kurznachrichtenkommunikation in Gebieten ohne terrestrische Netze, etwa auf Ozeanen und in Wüsten.
Kann eine Karte den Standort ohne Internet bestimmen?
Die Satellitenortung selbst benötigt kein Mobilfunkinternet. Ein Telefon kann seine Position daher auch offline berechnen. Ohne zuvor geladene Kartendaten zeigt es möglicherweise jedoch nur einen Punkt ohne Straßen. Positionsbestimmung und Kartendownload sind getrennte Aufgaben.
Moderne Smartphones unterstützen meist mehrere Systeme. Je mehr Satelliten verfügbar sind, desto größer ist die Chance auf eine stabile Ortung zwischen Gebäuden oder in der Nähe von Bäumen.
