Trilateration ist eine mathematische Technik, die von einem GPS-Gerät (Global Positioning System) verwendet wird, um die Position, Geschwindigkeit und Höhe des Benutzers zu bestimmen. Durch ständiges Empfangen und Analysieren von Funksignalen von mehreren GPS-Satelliten und Anwenden der Geometrie von Kreisen, Kugeln und Dreiecken kann ein GPS-Gerät die genaue Entfernung oder Entfernung zu jedem verfolgten Satelliten berechnen.
Wie funktioniert die Trilateration?
Trilateration ist eine ausgereifte Version der Triangulation, obwohl in ihren Berechnungen keine Winkelmessung verwendet wird. Daten von einem einzelnen Satelliten liefern die allgemeine Position eines Punktes innerhalb eines großen kreisförmigen Bereichs auf der Erdoberfläche. Durch das Hinzufügen von Daten von einem zweiten Satelliten kann das GPS den spezifischen Ort dieses Punktes auf eine Region eingrenzen, in der sich die beiden Satellitendatenbereiche überlappen. Das Hinzufügen von Daten von einem dritten Satelliten liefert eine genaue Position des Punktes auf der Erdoberfläche.
Alle GPS-Geräte benötigen drei Satelliten für eine genaue Positionsberechnung. Daten eines vierten Satelliten - oder sogar mehr als vier Satelliten - erhöhen die Genauigkeit der Position des Punkts weiter und ermöglichen auch die Berechnung von Faktoren wie der Höhe oder bei Flugzeugen die Höhe. GPS-Empfänger verfolgen routinemäßig vier bis sieben Satelliten gleichzeitig und verwenden Trilateration zur Analyse der Informationen.
GPS-Satelliten
Das US-Verteidigungsministerium unterhält die 24 Satelliten, die Daten weltweit weiterleiten. Ihr GPS-Gerät kann mit mindestens vier Satelliten in Verbindung bleiben, egal, wo Sie sich auf der Erde befinden, selbst in bewaldeten Gebieten oder in großen Metropolen mit hohen Gebäuden. Jeder Satellit umkreist die Erde zweimal täglich und sendet regelmäßig Signale aus einer Höhe von etwa 12.500 Meilen zur Erde. Satelliten laufen mit Solarenergie und verfügen über Pufferbatterien.
Wenn ein GPS ausfällt
Wenn ein GPS-Navigator nicht genügend Satellitendaten empfängt, weil er nicht in der Lage ist, genügend Satelliten zu verfolgen, schlägt die Trilateration fehl. Hindernisse wie große Gebäude oder Berge können auch schwache Satellitensignale blockieren und die genaue Standortberechnung verhindern. Das GPS-Gerät weist den Benutzer in gewisser Weise darauf hin, dass es nicht möglich ist, korrekte Positionsinformationen bereitzustellen.
Satelliten können auch vorübergehend ausfallen. Signale können sich beispielsweise aufgrund von Faktoren in der Troposphäre und der Ionosphäre zu langsam bewegen. Signale können auch bestimmte Formationen und Strukturen auf der Erde abstoßen, was zu einem Trilaterationsfehler führen kann.
GPS-Technologien und -Systeme der Regierung
GPS wurde 1978 mit der Einführung des ersten globalen Positionierungssatelliten eingeführt. Es wurde bis in die 1980er Jahre ausschließlich von der US-Regierung kontrolliert und verwendet. Die gesamte von den USA kontrollierte Flotte von 24 aktiven Satelliten kam erst 1994 zum Einsatz.
Ein GPS-Gerät sendet keine Daten an Satelliten. GPS-Geräte wie Smartphones, die mit dieser Technologie ausgestattet sind, können auch Telefonsysteme wie Mobilfunkmasten und -netze sowie Internetverbindungen verwenden, um die Standortgenauigkeit weiter zu verbessern. Bei Verwendung dieser beiden letztgenannten Systeme kann ein GPS-Gerät Daten an diese Systeme senden.
Da das GPS-Satellitensystem der US-Regierung gehört und es den Zugriff auf das Netzwerk selektiv verweigern oder einschränken kann, haben andere Länder eigene GPS-Satellitennetze entwickelt. Diese schließen ein:
- Chinas BeiDou-Navigationssatellitensystem
- Russlands globales Satellitennavigationssystem (GLONASS)
- Das Galileo-Positionierungssystem der Europäischen Union
- Indiens indisches regionales Navigationssatellitensystem (IRNSS), auch bekannt als NAVIC
