GPS-System
2008-11-18

Kontrollsegment (Bodenstationen)

Die Kontrolle über das GPS-System liegt vollständig in der Hand des US Militärs, der US Luftwaffe um genau zu sein. Zur Überwachung der Satelliten dient eine "Master Control Station" sowie vier weitere Monitorstationen der U.S. Luftsteitkräfte auf Hawaii, den Ascension Islands, Diego Garcia und Kwajalein. Im August und September 2005 wurden noch weitere sechs Monitorstationen der NGA (National Geospatial-Intelligence Agency) zum Überwachungsnetz hinzugefügt. Dadurch kann jeder Satellit rund um die Uhr von mindestens zwei Monitorstationen empfangen werden. Dies ermöglicht die genauere Überwachung der Umlaufbahnen und führt zu einer genaueren Beschreibung der Bahnen. Für den Endnutzer ergibt sich draus eine etwas verbesserte Positionsgenauigkeit. In Zukunft sollen noch fünf weitere NGA Stationen hinzugefügt werden, so dass jeder Satellit immer von mindestens drei Stationen empfangen werden kann. Dadurch lässt sich eine wesentliche Verbesserung der Integritätsüberwachung des Systems erreichen.

Position der Monitorstationen und der Master Control Station
(Weltkarte:NASA; http://visibleearth.nasa.gov/)
GPS-Monitor Stations

Die passiven Monitorstationen sind nichts weiter als GPS Empfänger, die alle im Sichtbereich befindlichen Satelliten verfolgen und auf diese Weise Messdaten der Satellitensignale sammeln. Die Monitorstationen senden diese Rohdaten an die "Master Control Station" zur Weiterverarbeitung. Die Stationen Ascension Islands, Diego Garcia und Kwajalein sind auch Sendestationen für Korrekturdaten.

Die "Master Control Station" befindet sich in der Schriever Air Force Base (ehemals Falcon AFB), die knapp zwanzig Kilometer östlich von Colorado Springs liegt. Das "50th Space Wing’s 2nd Space Operations Squadron" ist für den Betrieb des GPS Systems verantwortlich. Hier werden die Daten der Monitorstationen 24 Stunden am Tag in Echtzeit ausgewertet und daraus Informationen über die Uhren und Bahnen der Satelliten gewonnen. Auf diese Weise können eventuelle Fehlfunktionen schnell festgestellt werden. Aus den Informationen werden auch neue Ephemeridendaten berechnet. Ein bis zwei mal pro Tag werden diese Daten dann zusammen mit anderen Kommandos über Sendeantennen der Stationen auf den Ascension Islands, Diego Garcia oder Kwajalein über ein S-Band Signal (S-Band: 2000 - 4000 MHz) an die Satelliten zurückgesandt. Die Satelliten des Block IIR sind in der Lage, Signale mit anderen GPS-Satelliten auszutauschen und können dadurch ihre Bahndaten selbst korrigieren, wodurch sie theoretisch nur alle 180 Tage eine Verbindung mit den Bodenstationen benötigen.

Aktuelle Informationen zum Zustand des GPS-Systems finden sich hier und hier (englisch).

 

Benutzersegment (GPS-Empfänger)

GPS-Satellitenempfänger lassen sich mittlerweile so kompakt bauen, dass sie sogar in eine Armbanduhr integriert werden können. Die meisten der heute angebotenen Geräte für den Privatgebrauch haben etwa die Größe eines Mobiltelefons. Alle heute angebotenen Geräte haben mindestens 12 Kanäle, d.h. sie können die Daten von bis zu 12 Satelliten gleichzeitig verarbeiten und auswerten. Ältere Geräte mussten die Auswertung teilweise nacheinander durchführen, wodurch die wesentlich langsamer und ungenauer waren, sowie empfindlicher auf Störungen reagiert haben. Geräte für den professionellen Einsatz (Vermessung, Militär) sind typischerweise etwas größer und aus verschiedenen Gründen wesentlich genauer.