5 Verbesserungsmöglichkeiten der Positionsbestimmung
 
Eine Genauigkeit von ca. 10 Metern wird in manchen Applikationen ausreichen, bei anderen jedoch nicht. Stellen wir uns einmal vor, ein Pilot muss seine Maschine bei schlechter Witterung landen. 10 Meter daneben würden in diesem Fall bereits bedeuten, dass die Maschine neben der Piste zu Boden käme. Ich möchte deshalb einige Verbesserungsmöglichkeiten von GPS anschauen. Die nachfolgend beschriebene Methode, Differential GPS (DGPS), ist weit verbreitet.




5.1 Differential GPS

DGPS arbeitet mit einer auf der Erde stationierten Referenzstation, die das System als „Pseudosatelliten“ wahrnimmt. Es wird deshalb auch von Pseudolite gesprochen.
Die Funktionsweise von DGPS auf einem Flugplatz kann in etwa folgendermassen beschrieben werden:
In der Nähe des Flugplatzes erhalten das Flugzeug (mit mobiler DGPS-Station) im Landeanflug und die Referenzstation Signale von den gleichen Satelliten. Im Unterschied zum Flugzeug, ist die Position der Referenzstation vermessen worden und exakt bekannt. Die Station ist deshalb in der Lage, die aus den Satellitensignalen errechnete Position mit ihrer wahren Position zu vergleichen. Die Korrekturdaten mit den entsprechenden Faktoren von geografischer Länge, Breite und Höhe, werden dem anfliegenden Flugzeug per Funk übermittelt. Die Instrumente des Flugzeugs sind nun in der Lage, die Position des Flugzeuges mit den von der Referenzstation übermittelten Faktoren interaktiv zu korrigieren (vgl. Abb.9).
Die Genauigkeit von DGPS kann der Tabelle auf Seite 12 entnommen werden. DGPS funktioniert innerhalb einer Reichweite von ca. 200 Kilometern. Hier sollten noch zwei Punkte in Betracht gezogen werden: Erstens nimmt die Genauigkeit von DGPS mit der Distanz ab. Am genausten funktioniert DGPS im nahen Umfeld der Referenzstation und so macht es für die Luftfahrt Sinn, die Referenzstation auf Flughäfen zu installieren. Zweitens ist die Reichweite der mit Funk übertragenen Korrekturdaten beschränkt.
 
 
  Abb.9: Prinzip von DGPS

DGPS wird in der Luftfahrt noch nicht flächendeckend eingesetzt. Für die Verwendung von DGPS sind einige Installationen nötig. So muss eine entsprechende Bodenstation eingerichtet werden und die Flugzeuge müssen mit einem DGPS-kompatiblem Gerät ausgerüstet sein. Dies kostet alles viel Geld. Die Anforderungen an DGPS werde ich in Kapitel 6.3 behandeln.




5.2 Phase Carrier Tracking

Phase Carrier Tracking ist eine Methode, die auf dem so genannten Doppler-Effekt beruht. Ich möchte im Folgenden kurz dessen Definition liefern:

5.2.1 Doppler-Effekt
Der Doppler-Effekt kann bei allen Wellenvorgängen beobachtet werden, wenn sich die Quelle (z.B. Schall- oder Lichtquelle) und der Benutzer relativ zueinander bewegen. Dabei verändert sich die empfangene Frequenz leicht. Verkleinert sich also der Abstand, so treffen pro Zeiteinheit mehr Wellen beim Beobachter ein, als wenn der Abstand gleich bliebe. Bei einer Vergrösserung des Abstandes sinkt dementsprechend die Anzahl erhaltener Wellen pro Zeiteinheit. Folgendes Beispiel soll den Effekt verdeutlichen: Ein Ton erscheint beim Näher kommen der Quelle höher, beim Entfernen tiefer (nach DTV 1982:220).

5.2.2 Phase Carrier Tracking
Kommen wir nun zum Phase Carrier Tracking. Die Verschiebung eines Signals auf der Frequenz L1, die sich aus dem Doppler-Effekt ergibt, kann ermittelt werden. Dabei ist die Verschiebung in der Frequenz das Ergebnis der relativen Bewegung vom Empfänger zu einem oder mehreren GPS-Satelliten. Sie ändert sich in einem Bereich von 5'000 Hz. Der Einbezug dieser Abweichungen kann zu sehr genauen Positionsbestimmungen führen. Die Genauigkeit von einem Meter würde für einen Landeanflug ausreichen. Das Ergebnis der Berechnungen ist aber nicht schnell genug verfügbar. Somit eignet sich diese Technik im Moment nur für Bereiche, in denen das Ergebnis nicht sofort zur Verfügung stehen muss, z.B. der Vermessung. Kann zusätzlich noch die Frequenz L2 ausgewertet werden, so kann eine Genauigkeit im Zentimeterbereich erreicht werden. Auch die Geschwindigkeit, mit der die Position ermittelt werden kann, wird durch das Auswerten der zweiten Frequenz erhöht.
Dies ist bei den meisten in der Luftfahrt verwendeten Geräten nicht der Fall!
zurück
weiter