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Nr. 027 / 9. April 1997 / mea
GPS-Permanentstation installiert
Geodaetisches Institut empfaengt jetzt kontinuierlich Signale von Satelliten
Seit Februar 1997 ist auf dem Messdach des Geodaetischen Instituts der Universitaet Karlsruhe (GIK) eine GPS-Permanentstation in Betrieb. Sie besteht aus einer Antenne zum Empfang der von den GPS-Satelliten ausgesandten Signale sowie einer Empfangseinheit, welche die Messdaten registriert und automatisch an ein Auswertezentrum weiterleitet.
Das NAVSTAR - Global Positioning System, abgekuerzt GPS, ist ein satellitengestuetztes Radionavigationssystem, das in den siebziger Jahren vom amerikanischen Verteidi- gungsministerium urspruenglich fuer militaerische Zwecke entwickelt wurde. Inzwischen wird es in immer staerkerem Masse weltweit von Spediteuren und Handelsschiffern, von Betreibern von Schienen- und Transitsystemen und von Luftverkehrsgesellschaften genutzt, um Fahrzeuge und Gueter zu verfolgen. Das GPS liefert hochgenaue dreidimensionale Daten ueber die aktuelle Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie die momentane Zeit.
Das GPS beruht auf 24 Satelliten, welche die Erde in einer Hoehe von 20.200 km mit einer Umlaufszeit von einem halben Tag umkreisen und kontinuierlich kodierte elektromagneti- sche Signale zur Erde abstrahlen. Diese Signale koennen vom Nutzer mittels einer geeigneten Antennen- und Empfangseinheit aufgefangen und analysiert werden. Ist der Code des Signals bekannt, so laesst sich die Laufzeit ermitteln, die dieses vom Zeitpunkt der Abstrahlung am Satelliten bis zum Zeitpunkt des Empfangs beim Nutzer benoetigt.
Nach diesem Prinzip kann die momentane, dreidimensionale Position eines Fahrzeugs be- zueglich eines erdfesten Koordinatensystems mit einer Genauigkeit von ca. 100 Metern ueberall auf der Erde ermittelt werden. Ergebnis der Auswertung ist neben der genauen Zeit die geographische Breite und Laenge sowie - nach einer weiteren Umrechnung - die Meereshoehe des Nutzerfahrzeugs. Die moderne Ortsbestimmung mittels GPS ersetzt gewissermassen die seit dem klassischen Altertum benutzten Methoden der Orientierung auf der Erdoberflaeche durch Beobachtung der Gestirne. Im Gegensatz zur astronomischen Ortsbestimmung ist die Positionsbestimmung mit dem GPS allwettertauglich, weniger aufwendig und weitaus genauer.
Die neue GPS-Permanentstation auf dem Messdach des Geodaetischen Instituts ist Be- standteil eines vom Institut fuer Angewandte Geodaesie (IfAG) in Frankfurt/Main angelegten Netzes, welches im Endausbau aus ca. 20 ueber ganz Deutschland verteilten Stationen - mit Verbindungen zu den Nachbarstaaten Schweiz, Oesterreich und Niederlande - bestehen wird. Die naechstgelegenen, aehnlich ausgestatteten deutschen Permanentstationen werden in Frankfurt/Main und Erlangen installiert. Im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung mit dem GIK wurden vom IfAG, einer dem Innenminister unterstellten Bundesbehoerde, die Systemkomponenten geliefert und installiert. Hierzu zaehlen neben der Empfangseinheit Trimble 4000 SSi und der GPS-Antenne ein Pentium-PC als Kontrollrechner mit der erforderlichen Kontrollsoftware, ein ISDN-Modem sowie eine Notstromversorgung fuer den Fall eines kurzzeitigen Stromausfalls. Das GIK stellte die notwendigen Kommunikationsanschluesse (ISDN-Telefon- und Internetanschluss) bereit und leistete Unterstuetzung bei der Installation. Das Institut besorgt ferner die genaue lokale Einmessung der Station und uebernimmt vor Ort regelmaessige Kontrollen bzw. gibt Hilfestellungen im Falle von Systemstoerungen.
Die von der Antenne aufgenommenen Messdaten werden im Sekundentakt registriert, in ei- nem Zwischenspeicher gelagert und ueber das Internet taeglich von der Aussenstelle des IfAG in Wettzell im Bayerischen Wald abgerufen. Auf der vom IfAG betriebenen Satellitenbeobachtungsstation in Wettzell werden sie zusammen mit den Beobachtungsdaten der anderen Permanentstationen in Deutschland ausgewertet. Die Funktionskontrolle und Wartung des Systems in Karlsruhe kann von Wettzell aus automatisch ueber Telefonmodem oder den Internetanschluss vorgenommen werden. Die Messdaten sowie die mit den Daten erzielten Ergebnisse stehen gleichermassen dem GIK, zum Beispiel fuer wissenschaftliche Untersuchungen, zur Verfuegung.
Durch Zusammenschluss mehrerer permanent registrierender Referenzstationen kann die Genauigkeit der Positionsbestimmung noch weiter gesteigert werden, da viele Fehlerein- fluesse auf benachbarten Beobachtungspunkten in nahezu gleicher Weise wirken. In Anhaengigkeit von der Entfernung des Nutzers zur Referenzstation laesst sich die relative Position mit Metergenauigkeit und besser bestimmen. Noch einen Schritt weiter geht das Konzept der hochgenauen Positionsbestimmung in Echtzeit. Neben einem Verbund von Referenzstationen ist hierbei die Uebertragung von Korrekturdaten mittels geeigneter Sendeeinrichtungen, zum Beispiel ueber UKW oder Langwelle, erforderlich. Damit eroeffnen sich voellig neue Perspektiven fuer die Navigation, zum Beispiel automatische Fahrzeugfuehrung und Flottenmanagement fuer Polizei und Rettungsdienste, Taxizentralen und Speditionen oder die Zielfuehrung von Automobilen in einer unbekannten Stadt. Mit hochspezialisierter Empfaengertechnologie und verfeinerter Mess- und Auswertetechnik ist man sogar in der Lage, Zentimeter- bis Millimetergenauigkeit bei der relativen Positionsbestimmung zu erreichen. Damit erschliessen sich weitere Anwendungsgebiete vom Vermessungswesen bis hin zur Erfassung von plattentektonischen Bewegungen. Ein flaechendeckender Dienst zur hochgenauen Echtzeit-Positionsbestimmung, in den auch die Karlsruher Permanentstation kuenftig einbezogen werden soll, wird gegenwaertig von den Vermessungsverwaltungen in Deutschland aufgebaut.
Es ist geplant, die auf der GIK/IfAG-Station erhaltenen Daten auch der Landesvermessung Baden-Wuerttemberg zur Verfuegung zu stellen. Damit traegt das GIK nicht nur zum Aufbau eines hochpraezisen Referenzsystems fuer Deutschland bei, sondern leistet auch einen entscheidenden Beitrag zur Einrichtung eines flaechendeckenden Echtzeit- Positionierungsdienstes im Suedwesten. Als neue Hightech-Komponente des am GIK seit vielen Jahrzehnten bestehenden astronomischen Observatoriums nimmt die GPS- Permanentstation darueber hinaus einen festen Platz in Forschung und Lehre am GIK ein. Bisher ist das GIK das einzige Hochschulinstitut in Deutschland mit direktem Zugang zu einer solchen GPS-Referenzstation.
Ansprechparnter: Professor Dr. Bernhard Heck Tel.: (0721) 608 3674. Fax: (0721) 69 45 52
Criteria of this press release:
Biology, Construction / architecture, Environment / ecology, Geosciences, Oceanology / climate
transregional, national
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German
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