GNSS Systemkomponenten
Die Komponenten werden offiziell in drei (vier) Hauptkomponenten unterteilt:
- Space Segment
- Die Konstellation der Satelliten
- Control Segment
- Die Bodenstationen, Infrastruktur und Software für die Überwachung und das Betreiben des GNSS-Systems
- User Segment
- Alle GNSS-Empfänger weltweit und die dazugehörige Verarbeitungssoftware
- Ground Segment
- Alle Permanentnetze und internationale/regionale Dienste
Space Segment (Raumsegment)
Eine Konstellation besteht nominell aus 24 - 35 Satelliten. Zum Lokalisieren müssen immer überall mindestens 4 Satelliten sichtbar sein.
Vergleichen zwischen verschiedenen Konstellationen
Alle Satelliten sind ca. 4 km/s schnell, GPS hat 2 Umläufe in einem Sterntag, hingegen wiederholt bei GLONASS ein Satellit nach 8 Tagen seinen Grountrack.
| Charakteristik | GPS | GLONASS | GALILEO | Beidou |
|---|---|---|---|---|
| Große Halbachse | 26,600 km | 25,500 km | 29,600 km | 42,200 km and 28,400 km |
| Umlaufperiode | 11 h 58 min | 11 h 16 min | 14 h 04 min | 24 h and 13 h |
| Bahnneigung | 55° | 65° | 56° | 0° and 55° |
| Anzahl Bahnebenen | 6 (60° spacing) | 3 (120° spacing) | 3 (120° spacing) | various planes |
| Anzahl Satelliten | 24 (3 spares) | 24 (3 spares) | 30 (3 spares) | 5 GEO, 27 MEO, 3 IGSO |
| Ungefähre Masse | 880 kg - 1600 kg | 1500 kg | 700 kg | 2,200 kg |
| Datenrate | 50 bit/sec | 50 bit/sec | 50 bit/sec | 50 bit/sec |
| PRN Codes | satellitenabhängig | satellitenunabhängig | satellitenabhängig | satellitenabhängig |
| Frequenzen | satellitenunabhängig | satellitenabhängig | satellitenunabhängig | satellitenunabhängig |
Control Segment
GPS Control Segment
- Master Control Station
- In Colorado Spring und Vandenberg
- Überwachen des Zustandes des Gesamtsystems
- Steuerung des Systems (Manöver, Status der Satelliten, Degradierungsmassnahmen)
- Realisierung der GPS-Zeit
- Berechnung der Satellitenbahnen und Satellitenuhrkorrekturen aus den Beobachtungen der Monitoringstationen
- Vorausberechnung der Bahnen und Satellitenuhren (Broadcast Messages), welche von den Sendestationen an die Satelliten hochgeladen werden.
- Monitoring Stations
- 16 global verteilte Stationen
- Reine Beobachtungsstationen
- Ausgestattet mit einem GPS-Empfänger, meteorologischen Sensoren und einer Atomuhr
- Die Beobachtungen werden in Echtzeit und die MCS weitergeleitet zu Bestimmung genauer Bahnen und Satellitenuhrkorrekturen
- Ground Antennas
- 11 globale verteilte Sendestationen
- Dienen der Kommunikation mit den GPS-Satelliten (upload, downlink)
Galileo Control Segment
- Galileo Control Centers (GCC)
- Zwei redundante Kontrollzentren am DLR in Oberpfaffenhofen, Deutschland und in Fucino, Italien. Aufgaben ähnlich wie bei GPS MCS
- Galileo Sensor Stations (GSS)
- Zur Zeit ungefähr 20 globale verteilte Stationen. Reine Beobachtungsstationen mit je drei redundanten Galileo-Empfängern und Atomuhren
- Ground Antennas
- Bestehend aus 9 Uplink-Stationen, 5 Satelliten-Kontrollstationen und eine In-Orbit Testing Station für den Betrieb der Satelliten und Payload Tests.
User Segment
Alle GNSS-Empfänger zu Land, See, in der Luft und in Umlaufbahnen. Dabei gibt es sehr grosse Unterschiede zwischen den Empfängern, hinsichtlich unterstützter Systeme und Signale, Performance, Kosten, Stromverbrauch, etc.
Ground Segment
Kein offizielles Segment. Das sind Permanentnetze und GNSS-Dienste, die für den Benutzer wichtige Produkte bereitstellen.
Das Internationale GNSS Service (IGS) besteht aus rund 500 Stationen. Dieses Netz liefert eine der Realisierungen des ITRF und ist die Grundlage hochgenauer GNSS-Bahnen, Satellitenuhrkorrekturen und Erdrotationsparameter.
Regionale Permanentnetze (Deutschland SAPOS, Schweiz AGNES) bilden die Basis für die regionale Vermessung.
Satellite-Based Augmentation System (SBAS) ist ein System, das die Positionierungsgenauigkeit verbessert, indem sie Korrekturen für die grössten Fehlerquellen und Integrität bereit stellen.