Meinberg SHSPZF LANTIME - Handbuch (Seite 21)

GPS Satellitenfunkuhr
Als Referenz-Zeitquelle ist eine GPS Satellitenfunkuhr in dem LANTIME
integriert. Die Satellitenfunkuhr wurde mit dem Ziel entwickelt Anwendern eine
hochgenaue Zeit- und Frequenzreferenz zur Verfügung zu stellen. Hohe Genauigkeit
und die Möglichkeit des weltweiten Einsatzes rund um die Uhr sind die
Haupteigenschaften dieses Systems, welches seine Zeitinformationen von den
Satelliten des Global Positioning System empfängt.
Das Global Positioning System (GPS) ist ein satellitengestütztes System zur
Radioortung, Navigation und Zeitübertragung. Dieses System wurde vom
Verteidigungsministerium der USA (US Departement Of Defense) installiert und
arbeitet mit zwei Genauigkeitsklassen: den Standard Positioning Services (SPS) und
den Precise Positioning Services (PPS). Die Struktur der gesendeten Daten des SPS
ist veröffentlicht und der Empfang zur allgemeinen Nutzung freigegeben worden,
während die Zeit- und Navigationsdaten des noch genaueren PPS verschlüsselt
gesendet werden und daher nur bestimmten (meist militärischen) Anwendern
zugänglich sind.
Das Prinzip der Orts- und Zeitbestimmung mit Hilfe eines GPS-Empfängers beruht
auf einer möglichst genauen Messung der Signallaufzeit von den einzelnen Satelliten
zum Empfänger. 21 aktive GPS-Satelliten und drei zusätzliche Reservesatelliten
umkreisen die Erde auf sechs Orbitalbahnen in 20000 km Höhe einmal in ca. 12
Stunden. Dadurch wird sichergestellt, dass zu jeder Zeit an jedem Punkt der Erde
mindestens vier Satelliten in Sicht sind. Vier Satelliten müssen zugleich zu
empfangen sein, damit der Empfänger seine Position im Raum (x, y, z) und die
Abweichung seiner Uhr von der GPS-Systemzeit ermitteln kann. Kontrollstationen
auf der Erde vermessen die Bahnen der Satelliten und registrieren die Abweichungen
der an Bord mitgeführten Atomuhren von der GPS-Systemzeit. Die ermittelten Daten
werden zu den Satelliten hinaufgefunkt und als Navigationsdaten von den Satelliten
zur Erde gesendet.
Die hochpräzisen Bahndaten der Satelliten, genannt Ephemeriden, werden benötigt,
damit der Empfänger zu jeder Zeit die genaue Position der Satelliten im Raum
berechnen kann. Ein Satz Bahndaten mit reduzierter Genauigkeit wird Almanach
genannt. Mit Hilfe der Almanachs berechnet der Empfänger bei ungefähr bekannter
Position und Zeit, welche der Satelliten vom Standort aus über dem Horizont sichtbar
sind. Jeder der Satelliten sendet seine eigenen Ephemeriden sowie die Almanachs
aller existierender Satelliten aus.
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