Navigationssatellitensystem

Navigationssatellitensystem (NSS) bezeichnet ein System aus Satelliten, das globale oder regionale Positionierung, Navigation und Zeitreferenz (PNT) ermöglicht. Ein NSS liefert Nutzern über die Signale der Satelliten Informationen zu Ort, Geschwindigkeit und aktueller Zeit. Die Berechnungen beruhen auf Messungen der Laufzeiten der Signale von mehreren Satelliten, weshalb ein Empfänger typischerweise Signale von mindestens vier Satelliten benötigt, um eine dreidimensionale Position und eine genaue Zeit zu bestimmen.

Die zentrale Struktur eines NSS besteht aus drei Bausteinen: dem Raumsegment mit der Satellitenkonstellation, dem Bodensegment bestehend aus Kontrollstationen und Datenverarbeitung, und dem Nutzersegment, zu dem Empfänger in Fahrzeugen, Geräten oder Anlagen gehören. Die Satelliten tragen hochpräzise Uhren, senden redundante Signale und übertragen Korrekturdaten, um Positions- und Zeitangaben sicherzustellen. Empfänger verwenden verschiedene Signaltypen, um Pseudorange- und Carrier-Phase-Messungen zu gewinnen und so genaue Positionsbestimmungen zu ermöglichen. Die allgemeine Bezeichnung GNSS (Global Navigation Satellite System) wird verwendet, um alle Systeme zusammenzufassen.

Zu den bekanntesten NSS gehören das US-GPS, das russische GLONASS, das europäische Galileo, das chinesische BeiDou sowie regionale Systeme wie NavIC (Indien) und QZSS (Japan). NSS werden in vielen Anwendungen genutzt, darunter Luftfahrt, Schifffahrt, Straßenverkehr, Vermessung, Landwirtschaft und Zeitdienste. Die Genauigkeit variiert je nach System, Signalqualität, Umgebungsbedingungen und verfügbaren Korrekturdiensten; durch Mehrsystemnutzung und Augmentationen lässt sich die Zuverlässigkeit erhöhen. Herausforderungen umfassen Stör- und Spoofing-Risiken, Signalverfügbarkeit in ungünstigen Geländesituationen und regulatorische Fragen.