GPS- und MRU-Gleichung im Einsatz. Die Physik hinter GPS

Eine genaue Positionsbestimmung ist für zahlreiche Aktivitäten wie den Straßengüterverkehr und die Seeschifffahrt wichtig. 1978 richtete das US-Verteidigungsministerium das Global Positioning System ein, besser bekannt als GPS. Dieses Positionierungssystem verwendet Satelliten, um die Position zu bestimmen. Dazu hat es drei Satelliten in die Umlaufbahn gebracht.

Satelliten, die sich in der Erdumlaufbahn befinden, senden Signale mit bekannten Mustern aus, die überall auf der Erde, sei es auf See oder in der Luft, von Empfängern in der Größe eines Taschenrechners empfangen werden können. Dies ist heute das genaueste Positionierungssystem.

Das Grundprinzip der Funktionsweise von GPS besteht darin, die Position von Satelliten zu verwenden, um den Standort eines Objekts auf der Erde durch Triangulation zu bestimmen. Wenn der Empfänger ein Signal von einem Satelliten empfängt, kann er dessen Entfernung genau bestimmen. Dies geschieht wie folgt:

Der Empfänger synchronisiert sein internes Signal mit dem vom Satelliten gesendeten Signal und bestimmt so das Zeitintervall (

t) zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Signal gesendet wurde, und dem Zeitpunkt, zu dem es empfangen wurde.

Da wir wissen, dass die Datenübertragungsgeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit selbst ist (v = 2,998 x 10⁸ m/s), berechnet der Empfänger die Entfernung (Δso) Trennung zwischen dem Satelliten und dem Objekt durch die folgende Gleichung:

y=y₀+v.t
s=v.t

Angenommen, das gemessene Zeitintervall zwischen dem GPS und einem Objekt beträgt 0,065 s. Wie groß wäre die Entfernung zwischen dem GPS und dem Objekt? Verwenden Sie einfach die obige Gleichung, um den Abstand zwischen ihnen zu bestimmen. So:

s=2.998 .10⁸.0,065

s=19.487,00 km

Satelliten haben Atomuhren an Bord, die genauer sind. Um die Position durch Triangulation zu bestimmen, ist es jedoch notwendig, zwei weitere Entfernungen zu kennen, die von zwei anderen Satelliten bestimmt werden können. Heute können wir sehen, dass GPS zu einem von einfachen Leuten weit verbreiteten Zubehör geworden ist und nicht mehr nur dem militärischen Zweck dient.

Von Domitiano Marques
Abschluss in Physik

Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/gps-equacao-mru-uso.htm