Ausgabe
06
2012




Der elektronische Fremdenführer hilft, doch wie funktioniert eigentlich ein Navi?

Dr. Werner Gruber ist Experimentalphysiker an der Universität Wien. Durch Bücher und Bühnenauftritte ist er als "Physiklehrer der Nation" bekannt.

Viele nutzen es, manche verlassen sich darauf und andere wiederumübertreten dafür sogar Verbote. Im Osten Deutschlands wurde eine Frau vor ein paar Jahren von ihrem Navi durch die Straßen geführt, als plötzlich auf einer Überlandstraße das Weiterfahren aufgrund von massiven Schneefalls verboten wurde. Die Dame stieg aus dem Auto aus, räumte die Straßensperren zur Seite und fuhr weiter -rund 100 Meter, um dann im Schnee stecken zu bleiben. Später gab sie dann zu Protokoll: "Ich musste ja weiterfahren- das Navi hat es gesagt." Da sollte man vielleicht etwas vorsichtiger sein. Das Navi dient der groben Orientierung, aber nicht mehr.

Ursprünglich für Raketenangriffe gedacht

Das GPS-System wurde von den Amerikanern entwickelt, damit Raketen besser ihr Ziel treffen. Dass es heute fast in jedem Auto zu finden ist, hätte wohl niemand geglaubt. Zu Beginn, seit Mitte 1995, wurde das Signal verrauscht, als dann das System aber ausgetrickst wurde, gab man es ab Mai 2000 öffentlich frei. Damit hatte man eine Genauigkeit von weniger als 10 Meter. Aber wie funktioniert das alles? Für dieses Positionssystem benötigt man mindestens 24 Satelliten, die um die Erde kreisen. Da diese Satelliten aber nur eine Lebensdauer von rund sieben Jahren haben, teilweise aber bedeutend länger funktionieren, kreisen im Moment 31 GPS-Satelliten in ungefähr 20.200 Kilometern Höhe über unseren Köpfen. Jeder einzelne kostet über 120 Millionen Euro, dafür kreist er immerhin auch gleich zwei Mal täglich über unsere Köpfe hinweg.

4 Parameter zur Standortbestimmung

Nun muss nur mehr der genaue Ort bestimmt werden, wo wir uns befinden. Orte gibt man am besten in einem Koordinatensystem an, dafür reichen zwei Koordinaten. Denkt man aber global, braucht man drei Koordinaten, denn wir könnten uns auch auf einem Berg befinden oder 10 Meter entfernt in einem Tal. Und da sich die Erde auch weiterdreht -die Satelliten ebenso -müssen wir noch wissen, wann wir wo sind. Also müssen vier Parameter bestimmt werden.

Jeder Satellit weiß, wo er ist, und das sehr genau. Dafür hat er mehrere Atomuhren an Bord.

Jeder Satellit schickt ein Signal aus, dieses Signal enthält die genaue Position und die Zeit des Abschickens. Diese Signale werden kugelförmig abgestrahlt. Ist der Satellit weiter weg, dann ist die Kugel größer, ist er direkt über uns, ist die Kugel kleiner. Nun müssen wir nur mehr bestimmen, wo sich die Kugelschalen treffen. Dafür muss man nur ein einfaches Gleichungssystem lösen, wo man die Positionen und Zeiten einsetzt. Da es vier unbekannte Werte -drei für den Ort, einen für die Zeit -gibt, brauchen wir mindestens vier Satelliten, um die genaue Position zu bestimmen.

Fehler im Kartenmaterial

Warum geleitet uns das GPS gelegentlich auf die falsche Fahrbahn oder empfiehlt uns, gegen die Einbahn zu fahren? Nicht das GPS macht den Fehler, sondern die Navicomputer, die mit billigem Kartenmaterial gefüttert wurden. Denn die Physik funktioniert immer.











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