GPS funktioniert nur, weil die Zeit korrigiert wird

GPS-Satelliten tragen hochpräzise Uhren. Ihre Zeit muss gegenüber Uhren auf der Erde korrigiert werden. Jeder Satellit sendet kontinuierlich seine genaue Position und die exakte Uhrzeit. Aus der Laufzeit des Funksignals errechnet der Empfänger den Abstand zum Satelliten. Für einen genauen Standort sind mindestens vier Satelliten nötig.

Die Grundschritte der Ortsbestimmung:

• Signale senden: Satellitenkreise im Weltall (in rund 20'000 km Höhe) senden Funksignale zur Erde. Diese enthalten die genaue Absendezeit und die Umlaufdaten des Satelliten.
• Laufzeit messen: Ihr Empfänger misst, wie lange das Funksignal vom Satelliten bis zu Ihnen gebraucht hat. Lichtgeschwindigkeit multipliziert mit der Zeit ergibt die Distanz.
• Kugel-Berechnung (Trilateration): Ein Satellit grenzt Ihren Standort auf eine grosse Kugel ein. Ein zweiter Satellit kreuzt diese, was einen Kreis als Schnittmenge liefert. Ein dritter Satellit reduziert die Position auf nur noch zwei Punkte im Raum (einer davon liegt meist im All). Vierter Satellit für die Zeitkorrektur: Weil die Uhr in einem normalen Empfänger nicht so extrem exakt geht wie die Atomuhr im Satelliten, wird ein vierter Satellit benötigt. Er gleicht den Zeitunterschied aus und liefert die exakte Höhe sowie Koordinate.

Bekannte Systeme (GNSS):

• GPS: Das bekannte, ursprüngliche System aus den USA.
• Galileo: Das europäische System, das besonders präzise arbeitet.
• Glonass & BeiDou: Die Systeme aus Russland beziehungsweise China.