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Berechnung der Reichweite zu einem Satelliten

Industrie-Artikel 13. Oktober 2020

Satellit im Weltraum GNSS

Wie aufunsererSeite 'Satelliten finden' besprochen, überträgt jeder Satellit in der GPS-Konstellation eine einzigartige C/A-Codedie als zufälliges Rauschen erscheint, in Wirklichkeit aber eine deterministische Sequenz ist. Da die Sequenz deterministisch ist, hat ein GPS-Empfänger die Fähigkeit, genau die gleiche Codesequenz zu erzeugen wie der Satellit selbst. Durch die interne Erzeugung desselben Musters sucht der Empfänger nach dem vom Satelliten übertragenen Muster und berechnet dann, wie groß die Verzögerung im Vergleich zu seinem eigenen Muster ist.

Dies ist aufgrund der genauen Taktgebersynchronisation möglich. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie und ein Freund stehen auf einem sehr großen Feld. Sie synchronisieren Ihre Uhren und Ihr Freund stimmt zu, eine Startpistole genau um die Mittagszeit abzufeuern. Ihr Freund geht dann zum anderen Ende des Feldes. Genau um die Mittagszeit feuern sie die Pistole ab, aber laut Ihrer Uhr hören Sie den Knall erst vier Sekunden nach Mittag, weil der Ton über das Feld wandern musste. Wenn wir von einer Schallgeschwindigkeit von 340 m/s ausgehen, können wir das mit der Zeit multiplizieren, die wir benötigen, um herauszufinden, dass Ihr Freund 1.360 Meter entfernt ist.

Der Empfänger und der GPS-Satellit funktionieren auf ähnliche Weise. Weil der Empfänger in der Lage ist, seinen Taktgeber genau mit dem der Satelliten zu synchronisieren, und weil er die Zeit, zu der die Geschwindigkeit war, durch die Zeit, die benötigt wird, um zu berechnen, wie weit der Satellit entfernt ist, kennt.

Es gibt natürlich noch andere Faktoren, die es zu berücksichtigen gilt, aber das ist das zugrunde liegende Prinzip.

Satellit

C/A-Code generiert und per Satellit auf Ll moduliert. Das Muster ist deterministisch und leicht zu reproduzieren.

Empfänger

Identischer C/A-Code, der intern vom Empfänger generiert wird. Die Uhr des Empfängers ist genau mit der Uhr des Satelliten synchronisiert.

Der C/A-Code, der aus dem empfangenen GPS-Signal demoduliert wurde, scheint sich zu verspäten, da er vom Satelliten übertragen werden musste.

Um die beiden Signale zu synchronisieren, muss der empfangene C/A-Code nach hinten verschoben werden. Die Zeit, um die er verschoben werden muss, spiegelt wider, wie lange das Signal vom Satelliten zur Antenne gebraucht hat. Die Multiplikation dieser Zeit mit der Lichtgeschwindigkeit ergibt die Entfernung zwischen Antenne und Satellit.

Wenn wir die Entfernung zu jedem Satelliten kennen, wie können wir dann diese Informationen nutzen, um unseren Standort zu bestimmen? Klicken Sie hier, um mehr über Trilaterationzu erfahren .

Dies ist einer der Artikel in unserem 'Was ist GNSS?' Reihe.

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