NAVSTAR GPS
NAVSTAR-Satellit / Foto: NASA
Die NAVSTAR GPS -Satellitennavigation ist eigentlich eine deutsche Erfindung: Der Ingenieur, Künstler und Erfinder Karl Hans Janke meldete im Mai 1939 in Berlin ein Patent für „Standortanzeiger, insbesondere für Luftfahrzeuge“ an. Das Patent beschreibt zwei entfernte Körper, die permanente Funksignale aussenden, welche empfangen und als Vektoren auf einem Bildschirm angezeigt werden können. Inwieweit das Patent die NAVSTAR- Entwicklung inspiriert hat, ist leider nicht bekannt. Karl Hans Janke jedenfalls wurde ab 1949/50 bis zu seinem Tod wegen "wahnhaften Erfindens" dauerhaft in geschlossenen Anstalten der DDR untergebracht.
Die Entwicklung des Navigationssystems NAVSTAR (Navigational Satellite Timing and Ranging) begann bereits 1973. Zunächst wurden Pseudo-Satelliten für Versuchszwecke auf der Erde stationiert. 1978 wurde der erste NAVSTAR-Satellit in den Weltraum geschossen. Aber erst im Dezember 1993 konnte die anfängliche Funktionsbereitschaft von NAVSTAR offiziell bekannt gegeben werden. Die private Nutzung der Satelliten-Navigation war zu diesem Zeitpunkt bereits möglich und geeignete GPS- Empfänger waren schon seit einigen Jahren verfügbar.
Transit: Das heutige NAVSTAR-GPS ist nicht das erste Satelliten-Navigationssystem der USA. Bereits 1958 startete die US-Marine die Entwicklung des satellitengestützten Navigationssystems Transit. Von 1964 bis 1996 war dieses in Betrieb.
NAVSTAR-Generationen: NAVSTAR wird kontinuierlich verbessert. Derzeit ist die zweite Generation NAVSTAR-II in Betrieb. Die dritte Generation NAVSTAR-III mit erhöhter Signalstärke und höherer Störfestigkeit ist ab 2014 geplant.
NAVSTAR GPS - militärische vs. zivile Nutzung
Ein NAVSTAR GPS IIR-15 Satellit wird in den Weltraum befördert / Foto: USAF
Auch wenn sich heutzutage die zivile Anwendung der NAVSTAR - Satellitennavigation in Form
unzähliger Navis oder GPS- Empfänger und in Smartphones auf breiter Front durchgesetzt
hat; NAVSTAR GPS ist und bleibt in erster Linie eine militärische Technologie, die fast täglich in Krisengebieten zum Einsatz kommt.
NAVSTAR GPS ist u.a. Bestandteil von Zielführungssystemen, mit denen ballistische Raketen und Lenkwaffen auf wenige Meter oder sogar zentimetergenau ins Ziel gesteuert werden. Auch die unbemannten Aufklärungs- und Kampfflugzeuge
(Drohnen, Killerbienen, LOCAAS) finden mithilfe von zuvor erstellten GPS-Tracks oder -Routen ihre Ziele.
Wie viele Kriegsopfer auf das Konto von NAVSTAR- gestützten Kriegseinsätzen gehen, lässt sich kaum abschätzen. Möglicherweise trägt der Einsatz GPS- gestützter Kriegstechnik sogar etwas zur Verringerung der Kollateralschäden bei. Dies beruhigt allerdings nur, solange man
die eigentlichen Hintergründe der Kriege konsequent ausblendet. Allein die beiden fragwürdigen Kriege gegen Afghanistan und Irak haben bisher über 1 Million Menschenleben gekostet! Die im März 2011 begonnene
finale Demokratisierung Libyens mit bisher mindestens 50000 Kriegstoten (fast 1% der Bevölkerung) scheint
ebenfalls unter falschem Vorwand zu erfolgen: "Professor
Galtung zum Libyen-Krieg" und "Kolonialkrieg gegen Afrika - Der Krieg gegen Libyen".
Nie wieder Krieg - dies wird wohl viele weitere Jahrzehnte Utopie bleiben. Ob man zwischenzeitlich ruhigen Gewissens den GPS- Empfänger mit auf die Bergtour nimmt, muss jeder selbst entscheiden. Die Nutzung der NAVSTAR- Satellitennavigation erfolgt gebühren- und lizenzfrei und es fließen beim Kauf eines Navis oder GPS- Empfängers keinerlei Gelder in die Rüstungskassen. Die Kosten für den Betrieb und die Weiterentwicklung des NAVSTAR- Satellitensystems trägt der krisengebeutelte amerikanische Steuerzahler bzw. die heißlaufende Fed- Notenpresse.
NAVSTAR GPS - Frequenzen und Codierungen
Anwendungstechnisch ist NAVSTAR-GPS in ein strenges 2-Klassensystem unterteilt: in die hochpräzise und sehr zuverlässige militärische Anwendung und in die weniger genaue und weniger zuverlässige zivile Anwendung, z.Bsp. in der Straßennavigation. Realisiert wird diese Unterteilung durch die Verwendung getrennter Frequenzen und Codierungen:
Derzeit kommen zwei unterschiedliche Frequenzen L1=1575,42 MHz und L2=1227,60 MHz, sowie zwei unterschiedliche Codierungen, C/A-Code (Coarse/Acquisition-Code) und P/Y-Code (Precision/encrypted - Code) zum
Einsatz. Für die zivile NAVSTAR GPS-Anwendung wird der C/A-Code auf der L1-Frequenz genutzt. Militärische NAVSTAR GPS-Empfänger können dagegen zusätzlich den verschlüsselten P/Y-Code auf L2 und den orthogonal zum C/Y-Code übertragenen und ebenfalls verschlüsselten P/Y-Code von L1 dekodieren. Durch die Nutzung zweier unterschiedlicher Frequenzen können die militärischen Empfänger Laufzeitunterschiede in der Ionosphäre berücksichtigen und damit die Genauigkeit der Positionsberechnung erhöhen.
NAVSTAR -Satelliten / Source: NASA
Auch die zivilen NAVSTAR GPS-Empfänger erreichten bereits von Beginn an eine recht gute Genauigkeit, zu gut für den Gegner im Krisenfall.
Deshalb wurde in den ersten Jahren der C/A-Code künstlich mit einem Jitter versehen. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung verschlechterte sich dadurch etwa um Faktor 8-10. Diese künstliche Verschlechterung wurde Anfang 2000 endgültig abgeschaltet, was die breite zivile Nutzung von
NAVSTAR-GPS, z.Bsp. in der Straßennavigation erst ermöglichte.
Neben den beiden oben genannten Frequenzen soll ab 2014 eine dritte GPS-Frequenz L5=1176,45 MHz in Betrieb genommen werden. Diese wird die Robustheit und Genauigkeit für Luftfahrt und andere zivile GPS-Anwendungen verbessern.
Die Modulation der L-Trägerfrequenzen erfolgt mithilfe eines Spread Spectrum-Verfahrens (Frequenzspreizung). Alle NAVSTAR Satelliten senden auf derselben Frequenz zur selben Zeit. Die Kanaltrennung wird über orthogonale Vektoren und hohe Redundanz realisiert.
NAVSTAR - Satelliten
Um eine ausreichende Abdeckung der Erdoberfläche zu erzielen, werden mindestens 24 und bis zu 32 Satelliten eingesetzt. Diese Satelliten umkreisen die Erde in einer Höhe von 20.200 km und einer Geschwindigkeit von 11.200 km/h. Sie haben hochgenaue Atomuhren an Bord und senden neben ihrer Kennung und der Uhrzeit auch Daten zur Position und Umlaufbahn. Der GPS-Empfänger berechnet daraus unter Berücksichtigung der Signallaufzeiten die eigene Position.
