GPS Navigation Kompassrose

NAVSTAR GPS

NAVSTAR GPS Satellit
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

Rakete mit NAVSTAR GPS IIR-15 Satellit
Ein NAVSTAR GPS IIR-15 Satellit wird in den Weltraum befördert / Foto: USAF

Auch wenn sich heutzutage die zivile Nutzung der NAVSTAR - Satellitennavigation in Form unzähliger Navis oder GPS-Empfänger, sowie in Android-Smartphones u. iPhones auf breiter Front durchgesetzt hat, NAVSTAR GPS ist und bleibt in erster Linie eine militärische Technologie, die fast täglich in Krisengebieten weltweit 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 können. Auch unbemannte Aufklärungs- und Kampfflugzeuge (Drohnen, Kampfdrohnen, Killerbienen) finden mithilfe von zuvor erstellten GPS-Tracks oder -Routen ihre Ziele.
Insbesondere unter Friedensnobelpreisträger Obama wurde der Drohnenkrieg gegen Aufständische und Staaten, die nicht dem westlichen Demokratieverständnis folgen können (J. W. Bush: "Wer nicht für uns ist, ist gegen uns"), deutlich ausgeweitet und löst zunehmend die konventionell geführten Präventivschläge und Interventionskriege ab. Inzwischen werden mehr als die Hälfte der "gezielten Tötungen" von Staatsfeinden im Ausland per Joystick, Monitor und GPS von Nevada oder Ramstein aus durchgeführt. Ausführlicher zum Thema hier: "Das automatisierte Töten" (Zeit online, Juli 2010) oder "Exekution per Joystick: Der Drohnenkrieg ist längst Realität" (Focus online, Juni 2013).

Auch im Inneren sollen GPS-Drohnen in Zukunft verstärkt zum Einsatz kommen, hier allerdings zunächst für Aufklärungs- und Erkundungsaufgaben und zur Vervollständigung der Bürgerüberwachung, siehe auch: "Drohnen verunsichern Demonstranten bei Gipfeltreffen" (Heise online, März 2013) und "Die globale Drohnenepidemie: Umzingelt von himmlischen Spitzeln" (Conspirare.net, Mai 2013).

Atompils Die Kriegspropaganda der NATO-Staaten gegen Russland läuft auf Hochtouren. Wieviel Zeit bleibt uns noch?
Foto/Credit::  Photo courtesy of National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office

Nie wieder Krieg!? - Dies wird wohl aufgrund zunehmender weltweiter Ressourcenverknappung (Öl, Wasser, landwirtschaftliche Nutzflächen) und infolge dessen zunehmender Rohstoffkriege, Wirtschaftskrisen, Währungscrashs und Bürgerkriegen auch in Zukunft Utopie bleiben.
Ob man trotzdem ruhigen Gewissens den GPS-Empfänger mit auf die Bergtour nehmen oder an den Fahrradlenker klemmen kann, diese Entscheidung bleibt jedem selbst überlassen. Die Nutzung der NAVSTAR-Satellitennavigation erfolgt gebühren- und lizenzfrei und es fließen beim Kauf eines Navis oder GPS-Empfängers keinerlei Gelder in die Kassen der Rüstungsindustrie. Die Kosten für den Betrieb und die Weiterentwicklung des NAVSTAR-Satellitensystems trägt der 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 GPS Satelliten
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.

zurück top GPS-Genauigkeit, WAAS, EGNOS