Suche nach Satelliten

Wie dies geschieht, hängt davon ab, wie lange es her ist, dass der Empfänger das letzte Mal auf einen GPS-Satelliten ausgerichtet wurde. Das liegt daran, dass, wie in unserem GPS-Signal-SeiteJeder Satellit in der GPS-Konstellation sendet eine Navigationsnachricht, und ein Teil dieser Nachricht ist ein Almanach, der grobe Informationen über die Umlaufbahn jedes Satelliten in der Konstellation enthält.

Die Almanachdaten sind für etwa sechs Monate nutzbar, so dass der Empfänger anhand seiner letzten bekannten Position und der aktuellen Uhrzeit eine fundierte Vermutung darüber anstellen kann, welche Satelliten in Sicht sein sollten. Er versucht dies, weil die Alternative darin besteht, blind nach allen Satelliten zu suchen - und das kann einige Zeit dauern. Aus diesem Grund kann es bei einem Empfänger, der seit einiger Zeit nicht mehr eingeschaltet wurde oder der seit dem letzten Einschalten um die Welt gereist ist, sehr lange dauern, bis er eine GPS-Verbindung herstellt - weil er blind suchen muss.

Wenn der Empfänger eingeschaltet wird, ermittelt er anhand der aktuellen Uhrzeit, seiner letzten bekannten Position und der Almanachdaten, welche Satelliten er sehen sollte. Er sucht einen Bereich des Himmels von 150^o oberhalb des Horizonts.

Die Daten des Almanachs sind etwa sechs Monate lang gültig, ohne dass sie aktualisiert werden.

Die Almanachdaten geben auch Aufschluss darüber, wie sich die Satelliten relativ zum angenommenen Standort des Empfängers bewegen. So kann er abschätzen, wie sich die Dopplerverschiebung auf die Frequenz der einzelnen Satellitensignale auswirken wird. Die L1-Frequenz von 1575,42 MHz kann sich um bis zu 10 KHz verschieben.

Die meisten Empfänger haben eine große Anzahl von Kanälen. Jeder Kanal sucht nach einem Signal. Wenn er kein Signal findet, versucht er es mit neuen Parametern. Je mehr Kanäle vorhanden sind, desto kürzer ist die Zeit, die benötigt wird, um die Frequenz, die Phase und den Code eines bestimmten Satelliten zu erfassen. Nach dem Einrasten können die Kanäle für die Suche nach anderen Satelliten verwendet werden.

Wenn sich der Empfänger seit der letzten gültigen Positionsmessung stark bewegt hat, dauert es länger, bis er sich einstellt, da er nach Satelliten sucht, die nicht vorhanden sind. Wenn der Almanach nicht mehr aktuell ist, muss eine neue Kopie erstellt werden. Dies dauert 12,5 Minuten, aber zuerst muss ein Satellit gefunden werden, von dem er empfangen werden kann.

Unter der Annahme, dass unser Empfänger über gültige Almanachdaten verfügt und sich seit dem letzten Einschalten nicht viel bewegt hat, hat er eine vernünftige Vorstellung davon, welche Satelliten er zum aktuellen Zeitpunkt sehen können sollte und wie die Signalfrequenz durch die Dopplerverschiebung beeinflusst wird. Sie kann nun damit beginnen, nach dem Signal der Satelliten zu suchen, die sie in dem von der Antenne empfangenen Signal zu sehen erwartet.

Der Empfänger führt zunächst eine zweidimensionale Suche nach der Frequenz und der C/A-Code-Phase des Signals durch. Das ist nicht einfach, aber als Endnutzer müssen wir uns darüber keine großen Gedanken machen. Sobald der Empfänger glaubt, das Signal eines Satelliten gefunden zu haben, bestätigt er dies und synchronisiert es mit einer PLL (Phase Locked Loop) und einer CLL (Code Locked Loop). Dann sucht er nach Bitsynchronisation, bevor er die Daten demoduliert.

An diesem Punkt unserer 'Was ist GNSS?' haben wir den Satelliten gefunden. Als nächstes müssen wir wissen wie man die Entfernung zum Satelliten berechnet - Dieser Artikel erklärt, wie man das macht.