Das Global Positioning System besteht aus drei verschiedenen Teilen. Das erste Segment des Systems besteht aus 24 Satelliten, die in 12-Stunden-Kreisbahnen 20.000 km über der Erde kreisen. Das bedeutet, dass jeder Satellit 12 Stunden braucht, um die Erde vollständig zu umrunden. Um sicherzustellen, dass sie von überall auf der Erdoberfläche erfasst werden können, werden die Satelliten in sechs Vierergruppen eingeteilt. Jeder Gruppe wird ein anderer Weg zugeteilt. Dadurch entstehen sechs Orbitalebenen, die die Erde vollständig umgeben.
Diese Satelliten senden Funksignale zur Erde, die Informationen über den Satelliten enthalten. Mit bodengestützten GPS-Empfängern können diese Signale erfasst und zur Bestimmung der Empfängerpositionen (Breitengrad, Längengrad, Höhe) verwendet werden. Die Funksignale werden auf zwei verschiedenen L-Band-Frequenzen gesendet. L-Band bezieht sich auf einen Frequenzbereich zwischen 390 und 1550 MHz. Innerhalb jedes Signals wird eine codierte Sequenz gesendet. Durch den Vergleich der empfangenen Sequenz mit der ursprünglichen Sequenz können die Wissenschaftler bestimmen, wie lange es dauert, bis das Signal vom Satelliten die Erde erreicht. Die Signalverzögerung ist nützlich, um mehr über die Ionosphäre und die Troposphäre zu erfahren, zwei atmosphärische Schichten, die die Erdoberfläche umgeben. Ein drittes Signal wird ebenfalls vom Satelliten an die Empfänger gesendet. Dieses Signal enthält Daten über den Zustand und die Position des Satelliten.
Der zweite Teil des GPS-Systems ist die Bodenstation, bestehend aus einem Empfänger und einer Antenne sowie Kommunikationswerkzeugen, um Daten an das Rechenzentrum zu übertragen. Die Rundstrahlantenne an jedem Standort, die ähnlich wie eine Autoradioantenne wirkt, nimmt die Satellitensignale auf und überträgt sie als elektrische Ströme an den Standortempfänger. Der Empfänger trennt dann die Signale in verschiedene Kanäle, die für einen bestimmten Satelliten und eine bestimmte Frequenz zu einer bestimmten Zeit bestimmt sind. Sind die Signale isoliert, kann der Empfänger sie dekodieren und in einzelne Frequenzen aufteilen. Mit diesen Informationen erzeugt der Empfänger eine allgemeine Position (Breitengrad, Längengrad und Höhe) für die Antenne. Später können Wissenschaftler, um verschiedene Dinge zu bestimmen, einschließlich eines weiteren Satzes von Positionskoordinaten für dieselbe Antenne, diesmal millimetergenau, die vom Empfänger gesammelten Daten erneut verarbeiten.
Der dritte Teil des Systems ist das Rechenzentrum. Die Rolle des Rechenzentrums ist zweifach. Es überwacht und steuert die globalen GPS-Stationen und verwendet automatisierte Computersysteme, um Daten von den Empfängern an diesen Stationen abzurufen und zu analysieren. Nach der Verarbeitung werden die Daten zusammen mit den ursprünglichen Rohdaten Wissenschaftlern auf der ganzen Welt zur Verwendung in einer Vielzahl von Anwendungen zur Verfügung gestellt. Da globale GPS-Standorte von verschiedenen Institutionen auf der ganzen Welt aufgebaut und überwacht werden, gibt es viele verschiedene Rechenzentrumsstandorte.
ANWENDUNG VON GPS:
Wer nutzt GPS? GPS hat eine Vielzahl von Anwendungen an Land, auf See und in der Luft. Grundsätzlich ist GPS überall einsetzbar, außer dort, wo es unmöglich ist, das Signal zu empfangen, wie z. B. in den meisten Gebäuden, in Höhlen und anderen unterirdischen Orten sowie unter Wasser. Die häufigsten Anwendungen in der Luft sind
01. für die Navigation durch die allgemeine Luftfahrt und Verkehrsflugzeuge.
02. Auf See wird GPS normalerweise auch von Freizeitbootfahrern, Berufsfischern und Berufsseefahrern zur Navigation verwendet.
03. Landgestützte Anwendungen sind vielfältiger. Die wissenschaftliche Gemeinschaft nutzt GPS wegen seiner präzisen Timing-Fähigkeit und Positionsinformationen.
04. GPS ist bei Wanderern, Jägern, Schneemobilfahrern, Mountainbikern und Langläufern beliebt, um nur einige zu nennen.
05. Es wird auch in Autos eingesetzt, da es auf Knopfdruck Pannenhilfe leistet.
Wer den Überblick behalten muss, wo er sich befindet, den Weg zu einem bestimmten Ort finden oder wissen muss, in welche Richtung und wie schnell er fährt, kann die Vorteile des Global Positioning Systems nutzen.