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Vermessung und Ortung mit Satelliten

Globales Navigationssatellitensystem (GNSS) und andere satellitengestützte Navigationssysteme

Manfred Bauer

Diese Publikation zitieren

Manfred Bauer, Vermessung und Ortung mit Satelliten (2011), Wichmann Verlag, Berlin, ISBN: 9783879075645

Getrackt seit 05/2018

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Beschreibung / Abstract

Im Jahre 1995 wurde nach einer etwa 25 Jahre dauernden Entwicklung das Globale Navigationssatellitensystem (GNSS) der USA unter der Bezeichnung GPS offiziell in Betrieb genommen. Das als Dual-Use-System konzipierte GPS wird weltweit genutzt. Die zivile Nutzung überwiegt.
Im Jahr 2011 gibt es ein weiteres GNSS: das von der russischen Föderation betriebene GLONASS, auch ein Dual-Use-System. GLONASS, dessen Entwicklung in den 1980er-Jahren begann, ist mit 27 Satelliten so gut wie voll ausgebaut. Es wird heute vor allem gemeinsam mit GPS genutzt – auch in Russland.
Die Bedeutung der GNSS-Technologie geht weit über den Bereich von Vermessung und Ortung hinaus. Eine Unterbrechung von GNSS-Diensten stellt eine Bedrohung für Wirtschaft und Sicherheit dar. Daher bauen zum Erhalt ihrer Sicherheit und Souveränität die Europäische Union (EU) und China seit einigen Jahren eigene GNSS auf. Bei beiden Systemen soll die volle Betriebsbereitschaft im Jahr 2015 erreicht sein.
Damit stehen voraussichtlich in wenigen Jahren Signale von ca. 120 Navigationssatelliten zur Verfügung. Auf jedem Punkt der Erde können dann kostenfreie Signale von mindestens 16 Satelliten gleichzeitig genutzt werden, weit mehr, als unter rein technischen Gesichtspunkten erforderlich sind. Die zusätzlich noch vorhandenen regionalen satellitengestützten Ergänzungssysteme zu den GNSS, wie EGNOS für Europa, WAAS für die USA, GAGAN für Indien und QZSS für Japan, sind dabei nicht mitberücksichtigt.
GNSS sind hocheffiziente Werkzeuge zur Beschaffung von Orts-, Geschwindigkeits- und/oder Zeitinformationen. Das Buch vermittelt Praktikern und Studierenden die Grundkenntnisse, die zum Verständnis der GNSS-Technologie erforderlich sind. Ziel der Darstellung ist es, Anwendern ein Urteil darüber zu ermöglichen, ob GNSS zur Lösung ihrer Probleme geeignet sind. Zu diesem Buch gibt es die Website http://www.vermessung-und-ortung-mit-satelliten.de/. Die dort zur Verfügung stehenden Excel-Tabellen und -grafiken sollen helfen, einige Aspekte der GNSS-Technologie leichter zu verstehen. Darüber hinaus bietet diese Website Informationen rund um das Thema GNSS.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

  • Vermessung und Ortung mit Satelliten
  • Vorwort zur 6. Auflage
  • Inhaltsverzeichnis
  • 1 Einführung
  • 1.1 Vermessung, Ortung, Geodäsie - Versuch einer Abgrenzung
  • 1.2 Vermessung ohne Satelliten - Arbeitsweise, Ergebnisse
  • 1.3 Überblick über die Erdmessung mit Satelliten
  • 1.4 Referenzsysteme der Geodäsie - das Geodätische Datum
  • 1.5 Grundprinzipien der GNSS-Ortung
  • 2 Theoretische Grundlagen
  • 2.1 Satellitenbahn
  • 2.2 Koordinatensysteme
  • 2.3 Koordinatentransformationen
  • 2.5 Zeitsysteme
  • 2.6 Elektromagnetische Wellen
  • 2.7 Elektromagnetische Signale der GNSS
  • 2.8 Satellitendatum
  • 2.9 Genauigkeitsmaße
  • 2.10 Anforderungen an Navigationssysteme
  • 3 Arbeitsweise und Systemcharakteristiken
  • 3.1 Die Systemkomponenten
  • 3.2 Die Navigationsnachricht
  • 3.3 GNSS-Messgrößen
  • 3.4 Modellierung der Messgrößen
  • 3.5 Relative GNSS-Positionierung
  • 3.6 Genauigkeit
  • 3.7 Merkmale von Empfängern
  • 4 GPS - das US-amerikanische GNSS
  • 4.1 Einleitung
  • 4.2 GPS-Dienste
  • 4.3 Segmente
  • 4.4 Referenzsysteme
  • 4.5 Herkömmliches GPS
  • 4.6 Die Systemsicherungsmaßnahmen Selective Availability (SA) und Anti-Spoofing (A-S)
  • 4.7 Besonderheiten der GPS-Messgrößenerzeugung
  • 4.8 Modernisiertes GPS
  • 4.9 GPS-Signale im Überblick
  • 5 GLONASS - das russische GNSS
  • 5.1 Einleitung
  • 5.2 GLONASS-Dienste
  • 5.3 Segmente
  • 5.4 Navigationsnachricht
  • 5.5 GLONASS-Referenzsysteme
  • 5.6 GLONASS-Signale
  • 5.7 GLONASS-Signale im Überblick
  • 6 COMPASS - das chinesische GNSS
  • 6.1 Einleitung
  • 6.2 COMPASS-Dienste
  • 6.3 Segmente
  • 6.4 Navigationsnachricht
  • 6.5 Referenzsysteme
  • 6.6 Signale
  • 7 Galileo - das europäische GNSS
  • 7.1 Historische Entwicklung - Ausbauzustand
  • 7.2 Das Galileo-Dienste-Konzept
  • 7.3 Segmente
  • 7.4 Galileo-Navigationsnachricht
  • 7.5 Referenzsysteme
  • 7.6 Signale
  • 8 IRNSS - das indische regionale Navigations-satellitensystem
  • 9 Erweiterungssysteme
  • 9.1 Globale Erweiterungssysteme
  • 9.2 Regionale Erweiterungssysteme
  • 9.3 Lokale Erweiterungssysteme
  • 10 Andere satellitengestützte Ortungssysteme
  • 10.1 ARGOS
  • 10.2 EutelTRACS
  • 10.3 DORIS
  • 11 Ortung und Vermessung mit Satelliten in der Praxis
  • 11.1 Ortung mit Satelliten in der Praxis
  • 11.2 Vermessung mit Satelliten in der Praxis
  • Anhang A: Geodätische Referenzsysteme und -netze in Deutschland
  • A.1 Bisherige Systeme und Netze
  • A.1.2 Höhensysteme und -netze
  • A.2 Neue Systeme
  • Anhang B: Finite-Element-Darstellung der Höhenbezugsfläche
  • Anhang C: Datumstransformation von Geoidmodellen
  • Anhang D: Erzeugung von PRN-Folgen
  • D.1 Allgemeines
  • D.2 Schieberegister
  • D.3 Maximalfolgen
  • D.4 GOLD-Codes
  • D.5 Legendre-Folgen
  • D.6 WEIL-Codes/L1C-Codes
  • D.7 Random-Codes
  • D.8 Tiered-Codes
  • D.9 NEUMAN-HOFMAN-Codes
  • Anhang E: Berechnung der Spektraldichteverteilung bei BOC-Modulationen
  • SinBOC-Modulation
  • CosBOC-Modulation
  • AltBOC-Modulation
  • Multiplexed SinBOC-Modulation (MBOC-Modulation)
  • Visualisierung der Spektraldichteverteilungen
  • Anhang F: Berechnung der Satellitenposition
  • F.1 Berechnung der Satellitenposition aus KEPLER-Elementen
  • F.2 Berechnung der Satellitenposition aus Koordinaten-, Geschwindigkeits-und Beschleunigungsvektor
  • F.3 Berechnung der Satellitenposition mithilfe der Almanachdaten (GLONASS)
  • Anhang G: Messgrößenbestimmung
  • G.1 Messung der Codephase (Pseudoentfernung)
  • G.2 Messung der Trägerphase
  • Anhang H: Datenformate
  • H.1 RINEX
  • H.2 RTCM SC-104
  • H.3 NMEA-0183
  • Anhang I: In Deutschland verfügbare Echtzeit-DGNSS-Dienste
  • I.1 Genauigkeitsniveau
  • I.2 Genauigkeitsniveau
  • Anhang J: Excel-Tabellen und -Grafiken
  • J.1 Einführung
  • J.2 Auflistung der Tabellen
  • J.3 Erläuterung der Tabellen
  • Kleines geodätisches Glossar
  • Abkürzungsverzeichnis
  • Literaturverzeichnis
  • Ergänzende Literatur
  • Stichwortverzeichnis

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