GPS ist ein vom Militär der USA entwickeltes Satellitennavigationssystem das weltweit kostenpflichtig verwendet werden kann. Das System steht unter ständiger Kontrolle, kann bei Bedarf nur für militärische Zwecke eingesetzt und für Notfälle ausgeschaltet werden. GALILEO ist ein von der EU beschlossenes und beauftragtes Satellitennavigationssystem das der Unabhängigkeit der EU von den Vereinigten Staaten dienen soll. Zuerst für zivile Zwecken geplant, wurde in weiterer Folge beschlossen, das System auch zur Unterstützung der europäischen Sicherheitspolitik zu nutzen. Ein wichtiger Aspekt in dieser Arbeit ist, dass sich das System GALILEO erst im Testbetrieb befindet und GPS bereits seit mehreren Jahrzehnten operativ im Einsatz ist. Für die Wirtschaft und BenutzerInnen spielt die Weiterentwicklung eine große Rolle. Die Erweiterung der Frequenzbänder und die größere Produktvielfalt, wie kombinierte GPS und GALILEO Empfänger für den Personenverkehr, neue Mautsysteme für den LKW-Verkehr, etc., kann in Zukunft die Produktlandschaft der Satellitennavigation revolutionieren. Dies kann durch die Konkurrenz bzw. die Koexistenz der beiden Produkte unterschiedlich beeinflusst werden.

Textprobe: Kapitel 2.3, Dienste und Features: Derzeit stehen zwei Kategorien von GPS-Diensten, Standard Positioning Service (SPS-Einfrequenzdienst) und Precision Positioning Service (PPS-Zweifrequenzdienst) zur Verfügung. In den zwei nachfolgenden Kapiteln werden beide Systeme eingehend beschrieben. 2.3.1, Standard Positioning Service (SPS-Einfrequenzdienst): SPS überträgt auf der für jeden nutzbaren offenen Funknavigationsdienst L1-Frequenz (1,57542 GHz). In Notfällen kann es durch die ‘National Comman Au-thority’(die höchste militärische Befehlsgewalt der USA welche sich aus dem Präsidenten und dem Verteidigungsminister der Vereinigten Staaten von Amerika zusammensetzt) zu Restriktionen kommen. Der Dienst wird voraussichtlich bis zum Jahr 2014 weiterhin auf nur einer Frequenz laufen und bis auf weiteres wer-den keine Gebühren eingehoben. Für die Güte und die Verfügbarkeit des Signales wird von der Regierung der Vereinigten Staaten keine Haftung übernommen obwohl die US-Regierung im Jahr 2002 für das Gebiet der Vereinigten Staaten das Service SPS zum ‘Primary Means of Navigation’ erklärt hat. Bei sicherheitskritischen Programmen wie zum Beispiel bei der Flugsicherung gibt es zwei Bedingungen für die Nutzung von SPS. Einerseits darf SPS nur in Verbindung mit einem zertifizierten Integrity-Dienst wie WAAS (Wide Area Augmentation System - amerikanisches Hilfssystem zur Korrektur von Satellitennavigationssystemen) und EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service - europäisches Hilfssystem zur Korrektur von Satellitennavigationssystemen), die eine ‘Time to Alarm’ in Sekunden schnelle bieten und andererseits mit Navigationssystemen die beim Ausfall des SPS-Dienstes die ‘Continuity of Function’ der Boardnavigation gewährleisten. Die Positionsbestimmung kann mit Hilfe der Hilfssysteme fast auf 4 m, statt der von GPS garantierten 7,8 m, korrigiert werden. 2.3.2, Precision Positioning Service (PPS-Zweifrequenzdienst): PPS überträgt auf der für jede/n NutzerIn verwendbare offenen Funknavigations-dienst L1-Frequenz (1,57542 GHz) und auf dem von den amerikanischen Streit-kräften und ihren Verbündeten nutzbaren militärischen Funknavigationsdienst L2-Frequenz (1,227600 GHz). Das Zusammenspiel der beiden Dienste L1 und L2 weist Schwächen auf. Die Nutzung von PPS ist dem US-Militär vorbehalten. Die Dienste bieten ein sehr geringes Signal/Rausch-Verhältnis und dies führt zu geringer Störresistenz. Die Erhöhung der Sendeleistung von GPS ist nicht möglich da darauf geachtet werden muss, dass die Abstrahlung der anderen Frequenznutzer wie Richtfunk, Flugsicherungsradare und DME (Distance Measuring Equipment – dient der Feststellung der Entfernung zu einer Funkstelle) nicht gestört werden. Der Vorteil der Nutzung von PPS liegt darin, dass die Positionsbestimmung auf 3 m genau erfolgen kann. Im erdgebundenen Einsatz sind beide Dienste empfindlicher gegen Signalabschottung. Die Abschottung kann durch Berge, Gebäude und Bäume herbeigeführt werden. Daher sind sie im Landverkehr nicht einsetzbar, da dort eine unter-brechungsfreie Verfügbarkeit verlangt wird. Ein weiterer Schwachpunkt der Dienste ist, die fehlende ‘Real-Time’-Fähigkeit. Es können dadurch keine exakten Werte für Positionen in deutlich kleineren Abständen als 20 ms geliefert werden. Diese Anforderung ist wichtig für den Einsatz von unbemannten Marschflugkörpern. 2.4,Evaluation der Technologie und der Produktlandschaft: Anhand einiger ausgewählter Beispiele soll nachstehend dargestellt werden wo und wie GPS als Satellitennavigationssystem genutzt werden kann. Bis auf militärische Zwecke wird immer das kostenlose öffentliche Signal verwendet. 2.4.1, Autonavigationssysteme: Die häufigste und weitverbreitetste Nutzung von Navigationssystemen sind Autonavigationssysteme. Die Kombination von GPS und auf Speichermedien hinterlegten Straßenkarten führen den AutofahrerInnen durch Anzeige bzw. stimmenunterstützt zu dem Ort, der vor Fahrtantritt festgelegt wurde. Die Genauigkeit leidet daran, dass es Straßenabschnitte gibt auf denen es zu Signalabschattungen kommt. Aufgrund dieser Tatsache wird bei der Autonavigation auf ein anderes Messprinzip zurückgegriffen, welches in der Lage ist während der Fahrt Messwerte zu liefern und diese einer Position auf einer gespeicherten Straßenkarte zuzuordnen. Diese Koppelnavigation wird als ‘Map Matching’ bezeichnet. Es wird mittels Sensoren die gefahrene Strecke und der Bewegungsvektor des Fahrzeugs nach Größe und Richtung bestimmt. Der Tachometer liefert die zu-rückgelegte Strecke und die Geschwindigkeit. Magnetfeldsensoren übernehmen die Funktion eines Kompasses und zeigen die Richtung des Vektors an. Anhand dieser Extrapolationen kann das Navigationsgerät fortlaufende Berechnungen und ein ziemlich genaues Mapping durchführen. Die Mustererkennung des Richtungsverlaufs, Kurven und Geraden sowie die Kompasslenkung bei signifikanten Richtungsänderungen ermöglichen das oberhalb erwähnte ‘Map Matching’. Anhand dieser Funktionsweise stellt man fest, dass Autonavigationssysteme auch ohne GPS auskommen würden, wenn auf den Speichermedien die Straßen und Wegenetze lückenlos und korrekt abgebildet sind sowie die Rechenleistung des Navigationssystems ausreichend ist um alle vorhandenen Streckenmuster miteinander zu vergleichen. Der Hauptnutzen von GPS für Autonavigationssysteme ist eben die Initialisierung, sprich die Standortbestimmung am Anfang der Reise. 2.4.2, Mauterhebung: In der Mitte der 1990er Jahre wurden in Deutschland zwischen Bonn und Köln Testreihen verschiedener Varianten der Mauterhebung für Autobahnen durchge-führt. Als günstiges System erwies sich jene Variante, welche die zurückgelegte Strecke mit Hilfe von GPS erfassen und über Mobilfunk einer Zentrale für die Ab-rechnung mit dem Fahrzeughalter zuleiten konnte. Das Problem zu dieser Zeit war die Ungenauigkeit des öffentlichen GPS-Signals, da die Messgenauigkeit Schwankungen von 200 m zuließ. Es konnte auch keine Unterscheidung zwischen Autobahnen und parallel dazu verlaufenden Bundes-straßen getroffen werden. Im Jahr 2000 erklärte die US Regierung GPS zum ‘Pri-mary Means of Common Use Radionavigation’ und beendete die kontinuierliche Veränderung der Zeitfrequenzen. Ab diesem Zeitpunkt war es möglich mittels GPS und der Map-Matching-Technologie die Aufzeichnungen zu präzisieren und genaue Daten zu speichern. Der Versand an die Zentrale erfolgte weiter über das Mobilfunknetz. Die aufgezeichneten Daten würden der staatlichen Verkehrsleitzentrale einen Überblick über die Stärke und die Geschwindigkeit der LKW-Verkehrsströme verschaffen.

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