Frage von hallo2121xx, 63

Wie kann ein "Extra-Satellit" die Zeit bestimmen die ein Navigationssystem falsch geht?

Ich weiß wie ein GPS System funktioniert, nur verstehe ich nicht wie ein Extra Satellit mithilfe von den Daten von min. 3 Satelliten rausfinden kann, um wieviel Milliardstelsekunden ein Navigationssystem falsch geht. Berechnet der Satellit das denn selber, weil es ja ganz schön viel rechenarbeit für ihn wäre

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von dalko, 21

Hallo hallo2121xx,

Ich entnehme deiner Frage, dass du nicht genau weißt, wie ein GPS-System funktioniert, denn du fragst nach der Funktion eines Extrasatelliten, der mit Hilfe von den Daten dreier Satelliten die im Milliardstelsekundenbereich liegende Abweichung berechnet. Diesen speziellen Extrasatelliten gibt es nicht.

Ich versuche dir mal zu erklären, wie ein GPS-System genau funktioniert.

Dir ist bekannt, dass eine unterschiedliche Anzahl an Satelliten je nach System (amerikanisches NAVSTAR-GPS, europäisches Gallileo, das chinesische Baidou, das russische GLONASS, demnächst das indische IRNSS - NAVIC) die Erde umkreisen.

Jeder Satellit hat eine hoch genaue Uhr an Bord, eine sogenannte Primär-Uhr, im Volksmund auch als Atom-Uhr bezeichnet. Genauer sind es sogenannte Caesium-Frequenznormale oder deren modernere Abkömmlinge, die Rubidium-Uhren, siehe hier:

https://de.wikipedia.org/wiki/Atomuhr

http://www.dlr.de/next/desktopdefault.aspx/tabid-6488/10685_read-24092/

http://ivvgeo.uni-muenster.de/vorlesung/GPS_Script/zeitsysteme_frequenznormale.h...

Die Zeitinformation dieser Uhr und die Daten der Umlaufbahn, also die Position des Satelliten, werden in einem erweiterten Zeitcode als Datenstrom ausgesendet. Mehr machen diese Satelliten nicht, alle Satelliten arbeiten identisch und senden nur den Zeitcode plus Position.

Alles andere passiert in dem Mini-Computer im GPS-Empfänger. Er empfängt zeitgleich von mindestens 4 Satelliten deren Datenströme und errechnet aus dem Zeit-/Positionscode und dem Laufzeitunterschied seine eigene genaue Position.
Da alle Satelliten die selbe Zeitinformation aussenden, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, aber wegen der unterschiedlichen Entfernungen zum Empfänger einen kürzeren oder längeren Weg zurücklegen, ergeben sich Laufzeitunterschiede von umgerechnet 30 Zentimeter in jeder Milliardstel Sekunde.

Der Empfänger misst also, wie viel Milliardstel Sekunden Unterschied zwischen den verschiedenen empfangenen Satellitendaten bestehen und errechnet daraus seine eigene Position. Dieser Rechenaufwand ist nicht so extrem, wie du vermutest, denn jedes Auto-Navigationssystem macht das ohne Probleme.

Ich hoffe, halbwegs verständlich erklärt zu haben, die Links dienen zum bessern Verständnis.

Grüße, Dalko

Kommentar von hallo2121xx ,

Vielen Dank!

Kommentar von dalko ,

Gerne, und vielen Dank für den Stern.

Antwort
von Roland22, 10

Naja, der Fragesteller hat schon entschieden.

Aber eigentlich hat ein anderer konkret auf die Notwendigkeit des vierten Satelliten hingewiesen, nämlich um neben der XYZ-Koordinaten auch die Zeitkorrektur im Empfänger bestimmen zu können. In dem dort angegebenen Wiki-Link die Formeln unter 'GPS-Positionierung'.

Grüße

Antwort
von NoHumanBeing, 32

Alle Satelliten senden nur einen hochauflösenden Timecode, sowie ihre Bahndaten (Almanac + Ephemeriden).

Alle Berechnungen finden im GPS-Empfänger statt.

Der GPS-Empfänger benötigt das Signal von mindestens vier Satelliten, um die vier Unbekannten (drei Raumkoordinaten und die genaue Zeit) zu bestimmen.

Wenn Du Dich mit einer Menge Mathematik herumschlagen möchtest, kannst Du folgenden Artikel lesen: https://de.wikipedia.org/wiki/GPS-Technik

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community

Weitere Fragen mit Antworten