GPSSignale

GPSSignale bezeichnen die Funksignale des Global Positioning System (GPS). Sie ermöglichen Empfängern auf der Erde, Ort und Uhrzeit durch Messung der Signallaufzeiten zu mehreren Satelliten zu bestimmen. Dazu werden Navigations- und Ephemeridendaten übertragen, die Satellitenbahnen, Uhrzeiten und andere Hilfsinformationen enthalten.

Technische Merkmale: GPS arbeitet auf mehreren Frequenzen. Der zivile L1-Kanal sendet das C/A-Code-Signal auf 1575,42 MHz, während der verschlüsselte P(Y)-Code auf L1 und L2 genutzt wird. L2 trägt den P(Y)-Code (und später L2C, einen zivilen Kanal) auf 1227,60 MHz, und L5 auf 1176,45 MHz ergänzt weitere zivile Signale. Die Signale tragen Navigationsdaten mit ephemeris- und Almanachdaten. Der C/A-Code läuft mit ca. 1,023 Megabits pro Sekunde; der P(Y)-Code mit ca. 10,23 Mbps.

Funktionsweise: Ein GPS-Empfänger berechnet Position und Zeit, indem er die pseudorange-Abstände zu mindestens drei Satelliten misst. Aus diesen Messungen und den bekannten Satellitenbahnen (Ephemeriden) lässt sich die dreidimensionale Position des Nutzers sowie der Uhrenfehler des Empfängers ableiten. Bei Bedarf werden Korrekturen über Satelliten-Augmentation oder Bodenstationen verwendet.

Anwendungen und Genauigkeit: GPS dient der Navigation in Verkehr, Luftfahrt, Vermessung, Telekommunikation und Zeitverteilung. Typische zivile Genauigkeit liegt im Bereich weniger Meter; mit DGPS oder RTK sowie Augmentationen kann die Genauigkeit bis Zentimeter reichen. Augmentationen wie WAAS/EGNOS verbessern Timing- und Positionsbestimmung.

Sicherheit und Einschränkungen: Signale sind schwach, erfordern Sichtverbindung zum Satellitenhimmel. Stör-, Spoofing- und Jamming-Risiken bestehen. Satellitendaten können durch atmosphärische Effekte (Ionosphäre, Troposphäre) verzerrt werden. In urbanen Gebieten kann Multipath auftreten, wodurch Messungen ungenau werden.

Geschichte und Betreiber: GPS wurde in den 1970er Jahren von der USA entwickelt und verwaltet, um eine globale, freie Navigations- und Zeitquelle bereitzustellen. Der zivile Zugang wurde in den 1990er Jahren freigegeben; das System wird vom US Space Force betrieben und weiterentwickelt. Weitere GNSS-Systeme wie Galileo, GLONASS ergänzen GPS.