Das Global Positioning System (GPS) ist ein Navigationssystem, das der Regierung der Vereinigten Staaten gehört und aus drei Hauptsegmenten besteht:

• Das Weltraumsegment ist ein Navigationssystem mit mindestens 31 Satelliten, von denen 24 (oder mehr) in der Regel im Flug und in Betrieb sind. Diese Satelliten fliegen innerhalb der Erdumlaufbahn in einer Höhe von 12.550 Meilen. Jeder einzelne Satellit umkreist die Erde in der Regel zweimal pro Tag.
• Das Kontrollsegment ist ein internationales Netz von Kontrollstationen, die die Satelliten in der Umlaufbahn verfolgen, überwachen und warten. Diese Kontrollstationen können auch Daten oder Befehle an die Satelliten senden. Das Kontrollsegment besteht aus 16 Überwachungsstationen, zwei Hauptkontrollstationen (eine Haupt- und eine Ersatzstation) und 11 Kommando- und Kontrollantennen (vier Bodenantennen und sieben Fernüberwachungsstationen des Air Force Satellite Control Network).
• Das Nutzersegment ist für Zivilisten und unsere GPS-Geräte bestimmt, die auch als GPS-Empfänger bezeichnet werden, da sie Signale von den Satelliten in der Umlaufbahn empfangen, um unseren Standort zu bestimmen.

Wer hat GPS erfunden?

Die vier Personen, denen gewöhnlich die Erfindung des GPS zugeschrieben wird, sind Ivan Getting, Bradford Parkinson, Roger L. Easton und Gladys West. Nach Angaben des Lemelson-MIT war es Getting, der das GPS, wie wir es heute kennen, als ein Konzept vorstellte, das die Verwendung eines Satellitensystems zur Erzeugung präziser Positionsdaten für sich schnell bewegende Objekte wie Raketen und Flugzeuge vorsah.

Parkinsons Beitrag zum GPS kam 1972, als er die Leitung des GPS-Programms des US-Verteidigungsministeriums übernahm. In dieser Funktion konnte Parkinson auf den ursprünglichen Ideen von Getting aufbauen. Bis 1978 war Parkinsons GPS-Entwicklungsprojekt, das NAVSTAR-GPS-System, abgeschlossen und auf drei Meter genau.

Roger L. Easton trug ebenfalls zur Entwicklung des GPS bei und wird als “Vater des GPS” bezeichnet. Eastons Beitrag war das Ergebnis der Lösung eines Problems im Zusammenhang mit der Satellitenverfolgung. In dem Bemühen, die Zeit der Ortungsstationen zu synchronisieren, entwickelte Easton ein zeitbasiertes Navigationssystem, indem er Uhren in Satelliten einbaute, die es ihnen ermöglichten, den genauen Standort der Nutzer am Boden genauer zu bestimmen. Easton nannte dieses System “Timation”, und das US-Verteidigungsministerium übernahm seine Funktionen schließlich bei der Entwicklung des Global Positioning System.

Nicht zuletzt wird auch die Mathematikerin Gladys West für ihren Beitrag zur Entwicklung des GPS gewürdigt. Der Beitrag von West bestand in der Entwicklung eines Erdmodells, das die durch die Schwerkraft und andere Kräfte verursachten Veränderungen der Erdform berücksichtigt. Wests Erdmodell gilt weithin als ein grundlegendes Element des GPS-Projekts.

Wie funktioniert GPS und wie wird es verwaltet?

Das Global Positioning System beruht auf der Beziehung zwischen GPS-Satelliten und Empfängern auf GPS-fähigen Geräten. Nach Angaben des GPS-Technologieunternehmens Garmin funktioniert das Global Positioning System, wenn GPS-Satelliten “ein eindeutiges Signal und Orbitalparameter senden, die es GPS-Geräten ermöglichen, die genaue Position des Satelliten zu entschlüsseln und zu berechnen”.

Anhand dieser Übertragung können GPS-Geräte den Standort des Nutzers berechnen, indem sie die Zeit messen, die für den Empfang des Signals benötigt wird. Diese Berechnung wird dann mit den Entfernungsmessungen von mehreren anderen Satelliten kombiniert. Um den Breiten- und Längengrad einer Person korrekt berechnen zu können, muss ein GPS-Gerät ein Signal von mindestens drei Satelliten empfangen. Für die Berechnung der Höhe ist das Signal von mindestens vier Satelliten erforderlich. Die meisten GPS-Empfangsgeräte empfangen und verfolgen die Signale von mindestens acht Satelliten, aber diese Zahl kann je nach Standort und Uhrzeit variieren.

Laut GPS.gov wird das Global Positioning System von der U.S. Air Force gewartet und betrieben. Die US-Luftwaffe “entwickelt, unterhält und betreibt” die 24 Satelliten und Kontrollstationen auf der ganzen Welt, aus denen das System besteht.