GPS: Positionsbestimmung auf der Erde und im Raum

Thèse de Bachelor , 2013 , 23 Pages , Note: 1,3

Mathématiques - Mathématiques appliquées

Schon seit vielen Hunderten Jahren ist es eine Herausforderung gewesen, sich in unbekannten Orten oder Gegenden zurechtzufinden. Im Mittelalter wurden Skizzen, und somit auch Karten zur Zielbeschreibung oder allgemein zur Orientierung eingesetzt. Mit der Entwicklung der Navigation Satellite Timing and Ranging, kurz NAVSTAR, ist der Traum für die genaue Positionierung auf jedem Punkt der Erde, zu jeder Zeit und bei jedem Wetter Wirklichkeit geworden[1, 2, 3]. Welchen unvorstellbaren Nutzen das GPS hat, wird durch die Blitzschlagortung verdeutlicht. Das GPS wird als Uhrzeit-Synchronisierer verwendet, damit alle Blitzdetektoren die genaue Uhrzeit besitzen, womit die Blitze zur einheitlichen Zeit registriert werden. Die Karten wurden immer weiter entwickelt und so wurden bedeutsame Handelsrouten auf dem Land gekennzeichnet. Zumal die Erde eine Kugel ist, erweist es sich als unmöglich, sie auf einem Blatt Papier so darzustellen, dass gleichzeitig Winkel-, Abstands- und Flächenverhältnisse erhalten bleiben. Somit entstand ein neuer Wissenschaftsbereich: „Die Kartografie“[4].

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[1] Farrell, Jay: Magnetometer/GPS/INS Demo 2002 Support and Mitigation of
GPS Signal Blockage Research. In: Journal (2004)
[2] Kaplan, Elliott D. ; Hegarty, Christopher J.: Understanding GPS: principles
and applications. Artech House Publishers, 2006
[3] Gilbert, Stephen W. ; Janiczek, P.M: Global Positioning System: : papers published
in Navigaton. Alexandria, VA : The Institut of Navigation, 1986
[4] Tschamler, Ignaz: Leitfaden der Kartographie. Bd. / Von Ignaz Tschamler, Wien
; T. 2: Karten-Projektion. Als Ms. gedr. Mähr.-Neustadt : Fehr, 1905

Inhaltsverzeichnis

1 Global Positioning System (GPS)
1.1 Einleitung
1.2 Fakten über das GPS
1.3 Drei Segmente des GPS
1.3.1 Raumsegment
1.3.2 Kontrollsegment
1.3.3 Nutzersegment

2 Positionsbestimmung
2.1 Auswahl der Achsen des Koordinatensystems
2.2 Berechnung der Position ohne Uhrenfehler
2.3 Praktische Schwierigkeiten
2.3.1 Auswahl der Satelliten
2.4 Anwendung des GPS
2.4.1 Die Luftfahrt
2.4.2 Die Seefahrt
2.4.3 Der Straßenverkehr
2.5 Fehlerquellen bei GPS
2.5.1 Satellitenfehler
2.5.2 Signalausbreitungsfehler
2.5.3 Empfängerfehler
2.6 Das Prinzip der Blitzschlagortung
2.6.1 Verwendung eines GPS-Empfängers als Zeitreferenz
2.6.2 Ortung von Blitzschlägen

3 Kartografie
3.1 Projektion auf eine Tangentialebene einer Kugel
3.1.1 1. Variation: Gnomonische Projektion
3.1.2 2. Variation: Stereografische Projektion
3.1.3 3. Variation: Orthografische Projektion
3.2 Horizontale Zylinderprojektion
3.3 Mercatorprojektion

• Université: Karlsruhe Institute of Technology (KIT) (Numerische Mathematik)
• Cours: Mathematische Modellierung
• Note: 1,3
• Auteur: Hakan Demirel (Auteur)
• Année de publication: 2013
• Pages: 23
• N° de catalogue: V215642
• ISBN (ebook): 9783656446767
• ISBN (Livre): 9783656447191
• Langue: allemand
• mots-clé: GPS, Positionsbestimmung, Global Positioning System, Kartografie, Fehlerquellen bei GPS, Projektion auf eine Tangential ebene einer Kugel, Anwendung des GPS, Blitzschlagortung