Mittwoch, 18. September 2019
Arbeitsgemeinschaft Landtechnik und Landwirtschaftliches Bauwesen in Bayern e.V.

Fehlerquellen bei der Satellitenortung

In der Theorie wird davon ausgegangen, dass sich die Ortungssignale auf ihrem Weg vom Satelliten in der Umlaufbahn zum Empfänger auf der Erde geradlinig und ohne Verzögerungen ausbreiten. In der Realität aber wird der Weg der Signale durch verschiedene Faktoren beeinflusst, die zum Teil eine große Auswirkung auf die ermittelte geografische Lage des Empfängers haben.

Eine wesentliche Fehlerquelle bei der Positionsbestimmung ist die ermittelte Laufzeit der Satellitensignale, die durch mehr oder weniger starke Sonnenwinde in der Ionosphäre sowie unterschiedliche Druck- und Temperaturverhältnisse in der Troposphäre verzögert wird. Auch Zeitfehler der Atomuhren in den Satelliten sowie Abweichungen von der prognostizierten Flugbahn der Satelliten haben einen großen Einfluss auf die errechnete Empfängerposition. Die nachfolgende Abbildung veranschaulicht den beschriebenen Sachverhalt. Dabei ist der erwartete Signalweg als rot gestrichelte Linie und der tatsächliche Weg als schwarze Linie dargestellt.

Verzögerung des Signalweges durch die Ionosphäre und Troposphäre
Verzögerung des Signalweges durch die Ionosphäre und Troposphäre

Diese Umstände verdeutlichen, dass Bodenstationen zwingend erforderlich sind, die sich nur damit beschäftigen, die Flugbahn und korrekte Funktionsweise der Satelliten zu überwachen, zu dokumentieren und in Form von Ephemeriden (Signale) den Empfangsgeräten zur Verfügung zu stellen.

In der nachfolgenden Tabelle werden die wichtigsten Fehlerquellen der Laufzeitmessung und ihre Auswirkungen auf die ermittelte Empfängerposition aufgezeigt.

 
Fehlerquelle verursachter Laufzeitfehler resultierender Positionsfehler
Satellitenposition 6 - 60 ns bis zu 10 m
Uhrzeit Atomuhr 0 - 9 ns bis zu 1,5 m
Ionosphäre 0 - 180 ns bis zu 90 m
Troposphäre 0 - 60 ns bis zu 10 m

Quelle: Wikipedia/Globales_Navigationssatellitensystem

Stand: Dezember 2018; UR: Streicher, ALB Bayern e.V.