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GNSS: Wohin führt der Weg

7. Mai 2013, 14:54 Uhr | Peter Wollmann, Area Sales Manager bei Spirent Positioning & Navigation

Vor weniger als 50 Jahren existierte noch nicht einmal das Konzept einer satellitengestützten Positionierung. Heute ist die Technik allgegenwärtige Realität. Global Navigation Satellite Systems (GNSS) sind untrennbar verknüpft mit der nationalen Sicherheit und Infrastruktur, internationalen Beziehungen und unserem täglichen Leben. Dieser Beitrag gibt einen kurzen Überblick über die Entwicklung bis heute und diskutiert einige Hindernisse, Lösungen und Möglichkeiten für die Zukunft, einschließlich des gewaltigen Potenzials der Integration von GNSS mit anderen Technologien – alten wie neuen.

Im vergangenen Jahr feierte der Start des Sputnik 1 seinen 45. Geburtstag – ein grundlegendes Datum in der Geschichte von GNSS. Tage nachdem russische Wissenschaftler den ersten Satelliten ins Weltall geschossen hatten – und wie sich herausstellen sollte das Rennen um den Weltraum begannen – entschlossen sich Mitarbeiter des physikalischen Labors der John Hopkins Universität in den USA, sich nach seinen Signalen umzuhören. Die Funkwellen erreichten sie nicht nur laut und klar, sondern auch mit einem starken Doppler-Effekt.

Durch die Messung der Verschiebungen konnten die Wissenschaftler schnell eine Karte der Satellitenbahn erstellen. Nur einen Monat später erkannten sie , dass der Prozess auch umgekehrt werden konnte: Durch die Beobachtung eines Satellitensignals auf einer bekannten Bahn ließ sich die Position des Empfängers auf der Erdoberfläche ermitteln.

Die zweite Entdeckung war in der Tat so etwas wie der Urknall für das GNSS-Universum. Es brachte die GNSS-Technologie in Gang, und die Wirkung hat seither nicht innegehalten.

Das erste GNNS

1959 gestartet und fünf Jahre später für voll funktionsfähig erklärt, war TRANSIT das erste globale Satellitensystem für die Navigation. Entwickelt und gebaut wurde TRANSIT für die amerikanische Marine, und die wichtigste Funktion war die Unterstützung der Navigation der mit Polaris-Raketen bestückten U-Boote. Wenn diese Raketen von See gestartet werden sollten, dann war es selbstverständlich von extremer Bedeutung, die genaue Position zu kennen. TRANSIT wurde schnell für weitere Aufgaben genutzt und stellte Lokalisierungsinformationen sowohl für die breite Flotte als auch für zivile Zwecke zur Verfügung.

Zu der Zeit, als TRANSIT in Rente geschickt wurde – fast 30 Jahre später – war die Ausdehnung des GNSS-Universums bereits in vollem Gange. Die nun stummen Satelliten teilten sich den Himmel mit GLONASS, dem russischen GNSS und dem eigenen Nachfolger, dem Navstar Global Positioning System oder GPS.

GNSS-Anwendungen verbreiten sich

Auch wenn die zivilen Signale des GPS seit vielen Jahren verfügbar waren, so war diese Verfügbarkeit doch auch „selektiv“, weil sie einer gewollten Beifügung von Zeitungenauigkeiten, reduzierter Genauigkeit im Interesse der nationalen Sicherheit unterlag.

Auch wenn es Methoden gab, diese Effekte zu mindern (etwa Differentielles-GPS), reduzierte Selective-Availability die Genauigkeit von 10 oder 20 Metern bis auf etwa 100 Meter. Hinsichtlich der Nutzbarkeit für den gewöhnlichen Straßenverkehr macht es eben doch einen Unterschied, ob sich das Fahrzeug noch auf der Autobahn oder bereits auf der parallelen Bundestraße befindet.

Als der US Präsident Bill Clinton die Funktion der Selective-Availibility am 1. Mai 2000 deaktivierte, wollte er damit: „Die Akzeptanz von GPS und seine Nutzung durch Unternehmen, Behörden und Individuen in den USA und weltweit fördern und sie in den Genuss steigender Produktivität, Effizienz, Sicherheit, Bildung und Lebensqualität kommen lassen.“

Über die letzten zehn Jahre – und in einem nicht unerheblichen Maße wegen dieser Entscheidung – haben sich die privaten und kommerziellen Applikationen für GNSS-Positionierung stark verbreitet ebenso wie die System, die sie liefern.

GNSS heute

Russland begann mit der Arbeit an seiner GLONASS-Installation während des kalten Krieges. Heute ist es voll arbeitsfähig, verfügbar für Privatpersonen, und teilt sich den Orbit mit GPS, das selbst wiederum Objekt von Milliarden Dollar Investments ist.

Die europäischen und chinesischen Systeme, Galileo und BeiDou, werden ihre Betriebskapazität planmäßig innerhalb der nächsten zehn Jahre erreichen. Wenn das soweit ist, werden sie auf eine Reihe anderer lokaler Navigationssysteme im All treffen wie etwa dem indischen System IRNSS, die dafür entwickelt wurden, einzelne Regionen mit einer verbesserten Verfügbarkeit und Autonomität auszustatten.

Bei der weiteren Entwicklung von GNSS erobert sich die Technik immer mehr Einsatzbereiche. Dabei verbessert sie sich nicht nur hinsichtlich der Funktionalität selbst, sondern auch im Hinblick auf die Bereitstellung und Integration zusammen mit anderen Technologien. Drei Beispiele zeigen die aktuelle Entwicklung:

- Automobilindustrie,

- Andere Verkehrswege und

- Indoor-Positionierung.