Availability: Vermessung und Ortung mit Satelliten | Technische Universität München

Vermessung und Ortung mit Satelliten: Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) und andere satellitengestützte Navigationssysteme

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Bibliographic Details
Main Author:	Bauer, Manfred 1941- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Berlin ; Offenbach Wichmann [2018]
Edition:	7., neu bearbeitete und erweiterte Auflage
Subjects:	Satellitennavigation GNSS Satellitengeodäsie
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Physical Description:	566 Seiten Illustrationen, Diagramme, Karten (teilweise farbig)
ISBN:	9783879076345

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 E IN FUE H RU N G ..................................................................................................... 17 1.1 VERMESSUNG, ORTUNG, GEODAESIE - VERSUCH EINER ABGRENZUNG ........................... 17 1.2 VERMESSUNG OHNE SATELLITEN - ARBEITSWEISE, ERGEBNISSE ................................... 20 1.2.1 HISTORISCHE WURZELN DES VERMESSUNGSWESENS .................................................. 20 1.2.2 FIGUR DER ERDE..................................................................................................... 23 1.2.2.1 MODELL EBENE .................................................................................................. 24 1.2.2.2 MODELL KUGEL .................................................................................................. 25 1.2.2.3 MODELL ROTATIONSELLIPSOID ............................................................................... 28 1.2.2.4 GEOID.................................................................................................................. 29 1.2.2.5 VERFAHREN ZUR GEOID-ZELLIPSOIDBESTIMMUNG ....................................................... 35 1.2.2.6 ZUSAMMENFASSUNG.............................................................................................. 38 1.2.3 DEFINITION UND MESSUNG VON HOEHEN................................................................... 39 1.2.4 STAND DER ERDMESSUNG VOR DEM SATELLITENZEITALTER ............................................. 50 1.3 UEBERBLICK UEBER DIE ERDMESSUNG MIT SATELLITEN ................................................... 51 1.3.1 METHODEN DER SATELLITENGEODAESIE....................................................................... 51 1.3.2 BEOBACHTUNGSVERFAHREN..................................................................................... 52 1.3.3 ERGEBNISSE DER SATELLITENGEODAESIE..................................................................... 52 1.4 REFERENZSYSTEME DER GEODAESIE - DAS GEODAETISCHE DATUM ................................. 53 1.4.1 REFERENZSYSTEM, DATUMSFESTSETZUNG UND REFERENZNETZ ..................................... 53 1.4.2 DATUMSFESTSETZUNG IN KONVENTIONELLEN GEODAETISCHEN REFERENZSYSTEMEN ........... 57 1.4.2.1 DATUMSFESTSETZUNG BEI LAGEVERMESSUNGEN........................................................ 57 1.4.2.2 DATUMSFESTSETZUNG BEI HOEHENVERMESSUNGEN...................................................... 60 1.4.3 DATUMSFESTSETZUNG IN GLOBALEN REFERENZSYSTEMEN - DAS GEODAETISCHE DATUM... 61 1.4.4 DATUMSTRANSFORMATION........................................................................................ 64 1.4.5 KOORDINATEN DER LANDESVERMESSUNG................................................................... 66 1.4.5.1 ELLIPSOIDISCHE KOORDINATEN................................................................................. 66 1.4.5.2 EBENE KARTESISCHE KOORDINATEN.......................................................................... 66 1.5 GRUNDPRINZIPIEN MODERNER GNSS-ORTUNG.......................................................... 67 1.5.1 ABSOLUTE ORTUNG (STAND-ALONE GNSS)............................................................... 67 1.5.2 DIFFERENZIELLE ORTUNG......................................................................................... 69 2 THEORETISCHE G RU N D LAG EN ............................................................................ 71 2.1 SATELLITENBAHN..................................................................................................... 71 2.1.1 UNGESTOERTE KEPLER-ELLIPSE............... 71 2.1.2 GESTOERTE KEPLER-ELLIPSE..................................................................................... 77 2.1.3 ORBITTYPEN.......................................................................................................... 80 2.2 KOORDINATENSYSTEME........................................................................................... 82 2.2.1 ASTRONOMISCHE KOORDINATENSYSTEME................................................................. 85 2.2.2 TERRESTRISCHE KOORDINATENSYSTEME.................................................................... 85 2.2.2.1 GLOBALE KARTESISCHE KOORDINATEN........................................................................ 85 2.2.22 GLOBALE ELLIPSOIDISCHE KOORDINATEN................................................................... 87 2.2.2.3 TOPOZENTRISCHE KOORDINATEN.............................................................................. 87 2.3 KOORDINATENTRANSFORMATIONEN.......................................................................... 89 2.3.1 BERECHNUNG TERRESTRISCHER KOORDINATEN AUS KEPLER-ELEMENTEN ....................... 89 2.3.2 BERECHNUNG ELLIPSOIDISCHER KOORDINATEN AUS KARTESISCHEN KOORDINATEN ......... 90 2.3.3 BERECHNUNG KARTESISCHER KOORDINATEN AUS ELLIPSOIDISCHEN KOORDINATEN ......... 90 2.3.4 BERECHNUNG TOPOZENTRISCHER POLARKOORDINATEN ................................................ 91 2.4 UEBERFUHREN ELLIPSOIDISCHER HOEHEN IN GEBRAUCHSHOEHEN ................................... 91 2.4.1 EINLEITUNG......................................................................................................... 91 2.4.2 HOEHENBERECHNUNG UNTER ALLEINIGER VERWENDUNG EINES GEOIDMODELLS ............. 92 2.4.3 HOEHENBERECHNUNG UNTER VERWENDUNG VON PASSPUNKTEN ................................. 93 2.4.3.1 EINLEITUNG.......................................................................................................... 93 2.4.3.2 FLAECHENAPPROXIMATION DURCH BIVARIATE POLYNOME ............................................ 94 2A3.3 FINITE-ELEMENT-DARSTELLUNG DER HOEHENBEZUGSFLAECHE ........................................ 96 2.4.3.4 DATUMSTRANSFORMATION VON GEOIDMODELLEN ...................................................... 96 2.4.3.5 DIGITALE FINITE-ELEMENT-HOEHENBEZUGSFLAECHE (DFHBF) ................................... 97 2.5 ZEITSYSTEME....................................................................................................... 97 2.5.1 SONNENZEIT - UT............................................................................................... 98 2.5.2 STEMZEIT............................................................................................................ 100 2.5.3 A TOM ZEIT-U TC............................................................................................... 101 2.5.4 GN S S- SY STEMZEITEN......................................................................................... 102 2.5.5 RELATIVISTISCHE ASPEKTE DER ZEITMESSUNG ........................................................ 103 2.6 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN.............................................................................. 103 2.6.1 ALLGEMEINE GRUNDLAGEN.................................................................................... 103 2.6.1.1 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG ........................................................................... 103 2.6.1.2 POLARISATION........................................................................................................ 107 2.6.1.3 SPEKTRUM DER ELEKTROMAGNETISCHEN WELLEN ...................................................... 109 2.6.1.4 AUSBREITUNG VON RADIOWELLEN .......................................................................... 110 2.6.2 DER DOPPLER-EFFEKT........................................................................................... 111 2.6.3 PHASENGESCHWINDIGKEIT - GRUPPENGESCHWINDIGKEIT ........................................ 114 2.6.4 SIGNALAUSBREITUNG IN DER ERDATMOSPHAERE ......................................................... 116 2.6.4.1 AUFBAU DER ERDATMOSPHAERE ............................................................................... 119 2.6.4.2 IONOSPHAERE......................................................................................................... 120 2.6.4.3 IONOSPHAERISCHE REFRAKTION......................................... 123 2.6A4 ERFASSUNG DER IONOSPHAERISCHEN REFRAKTION ....................................................... 125 2.6A5 TROPOSPHAERISCHE REFRAKTION ............................................................................. 130 2.6A6 MEHRWEGEAUSBREITUNG (MULTIPATH) ................................................................... 132 2.6A7 SIGNALBEUGUNG (SIGNAL DIFFRACTION)................................................................... 135 2.7 ELEKTROMAGNETISCHE SIGNALE DER GNSS ........................................................... 137 2.7.1 FREQUENZZUWEISUNG - SIGNALBAENDER DER GNSS ................................................ 137 2.7.2 PRINZIPIELLE ENTSTEHUNG DER GNSS-SIGNALE ..................................................... 140 2.7.2.1 BASISBANDSIGNAL, BANDPASSSIGNAL ..................................................................... 140 2.7.2.2 SPREAD-SPEKTRUM-TECHNIK (SPREIZBANDTECHNIK), SPEKTRALE LEISTUNGSDICHTE.... 140 2.7.3 MODULATIONSVERFAHREN IM EINZELNEN ................................................................. 142 2.7.3.1 PSK-MODULATION................................................................................................ 142 2.13.2 BOC-MODULATION.............................................................................................. 147 2.7.4 SIGNAL-VIELFACHNUTZUNG (SIGNAL-MULTIPLEXING) ................................................ 151 2.7.4.1 QUADRATURMODULATION........................................................................................ 151 2.1 A 2 ALTERNATIVE BOC-MODULATION............................................................. 156 2.7.4.3 MODIFIZIERTE HEXAPHASEN-MODULATION.............................................................. 159 2.7.4.4 MBOC-MODULATION.......................................................................................... 159 2.7.5 PRN-CODES...................................................................................................... 160 2.7.5.1 EIGENSCHAFTEN DER PRN-CODES......................................................................... 160 2.1.52 AUTOKORRELATIONSFTMKTION ......................................................... 161 2.7.6 AUTOKORRELATIONSFUNKTION (AKF), LEISTUNGSDICHTE UND BANDBREITE DER GNSS-SIGNALE................................................................................................. 162 2.7.6.1 AUTOKORRELATIONSFUNKTION DER GNSS-SIGNALE................................................... 162 2.1.62 SPEKTRALE LEISTUNGSDICHTE UND BANDBREITE ...................................................... 167 2.1.63 SIGNALQUALITAET (SNR, C/NO).............................................................................. 170 2.7.7 VERFAHREN ZUR SICHERUNG DER DATENUEBERTRAGUNG .............................................. 172 2.7.7.1 HINZUFUGEN VON REDUNDANZ............................................................................. 172 2.7.7.2 INTERLEAVING....................................................................................................... 174 2.7.8 ZENTRALE BAUTEILE DER GNSS-EMPFANGER ......................................................... 175 2.7.8.1 FREQUENZUMSETZER, FILTER.................................................................................. 175 2.7.8.2 RAUSCHARMER VERSTAERKER (LOW NOISE AMPLIFIER (LNA)).................................. 177 2.7.8.3 ANALOG-DIGITAL-WANDLER - AUTOMATISCHER VERSTAERKUNGSREGLER.......................... 178 2.7.8.4 KORRELATOR......................................................................................................... 181 2.7.9 MERKMALE DER GNSS-EMPFANGSANTENNEN........................................................ 182 2.7.9.1 UNTERSTUETZE FREQUENZEN UND BANDBREITEN......................................................... 183 2.1.92 POLARISATION, AXIAL RATIO (ACHSENVERHAELTNIS) .................................................. 184 2.1.93 ANTENNENCHARAKTERISTIK, ANTENNENGEWINN ....................................................... 185 2.7.9.4 PHASENZENTRUMSSTABILITAET.................................................................................. 190 2.7.9.5 MERKMALE AKTIVER ANTENNEN............................................................................. 190 2.8 SATELLITENDATUM................................................................................................ 191 2.9 GENAUIGKEITSMASSE........................................................................................... 192 2.9.1 EINDIMENSIONALE GENAUIGKEITSMASSE................................................................ 193 2.9.2 ZWEIDIMENSIONALE GENAUIGKEITSMASSE ............................................................. 194 2.9.3 DREIDIMENSIONALE GENAUIGKEITSMASSE.............................................................. 196 2.9.4 STANDARDABWEICHUNG O ALS ZWEI- ODER DREIDIMENSIONALES GENAUIGKEITSMASS.... 196 2.10 ANFORDERUNGEN AN NAVIGATIONSSYSTEME ........................................................... 196 3 ARBEITSWEISE UND S Y STEM CH ARAK TERISTIK EN ............................................ 201 3.1 DIE SYSTEMKOMPONENTEN.................................................................................. 201 3.1.1 WELTRAUMSEGMENT............................................................................................ 201 3.1.1.1 SATELLITENKONSTELLATION...................................................................................... 201 3.1.1.2 GNSS-SATELLITEN............................................................................................... 202 3.1.2 BODENSEGMENT................................................................................................. 204 3.1.2.1 BODENSEGMENT DER SYSTEMBETREIBER................................................................. 204 3.1.2.2 ZIVILER BAHNDIENST DES IGS............................................................................... 204 3.1.3 NUTZERSEGMENT.................................................................................................. 206 3.2 DIE NAVIGATIONSNACHRICHT................................................................................ 206 3.3 GNSS-EMPFAENGER.............................................................................................. 207 3.3.1 GRUNDSAETZLICHER AUFBAU.................................................................................... 207 3.3.1.1 ANTENNEN - ANTENNENTYPEN .............................................................................. 207 3.3.1.2 FRONT-END........................................................................................................... 207 3.3.1.3 BASISBANDRECHNER............................................................................................... 208 3.3.1.4 ANWENDUNGSRECHNER ......................................................................................... 210 3.3.2 EMPFANGERTYPEN................................................................................................ 210 3.4 GNSS-MESSGROESSEN........................................................................................... 211 3.4.1 MESSUNG DER PSEUDOENTFEMUNG (CODEPHASE) .................................................. 212 3.4.2 MESSUNG DER TRAEGERPHASE................................................................................. 214 3.4.3 BESTIMMUNG DOPPLER-FREQUENZVERSCHIEBUNG .................................................. 216 3.5 MODELLIERUNG DER MESSGROESSEN.......................................................................... 216 3.5.1 MODELLIERUNG DER PSEUDOENTFEMUNG................................................................. 216 3.5.1.1 HERKOEMMLICHE NAVIGATIONSLOESUNG ................................................................... 216 3.5.1.2 NAVIGATIONSLOESUNG MIT HILFSDATEN (A-GNSS) .................................................. 223 3.5.2 MODELLIERUNG DER TRAEGERPHASE.......................................................................... 225 3.5.2.1 GRUNDGLEICHUNG................................................................................................. 225 3.5.2.2 LINEARKOMBINATIONEN AUS TRAEGERPHASEN EINER FREQUENZ .................................. 228 3.5.2.3 LINEARKOMBINATIONEN AUS TRAEGERPHASEN VON ZWEI FREQUENZEN ....................... 233 3.5.2.4 LINEARKOMBINATIONEN AUS TRAEGERPHASEN VON DREI FREQUENZEN ........................ 236 3.5.3 GLAETTUNG DER PSEUDOSTRECKEN......................................................................... 237 3.5.4 BEHANDLUNG VON PHASENSPRUENGEN..................................................................... 239 3.5.4.1 AUFDECKEN VON PHASENSPRUENGEN ....................................................................... 239 3.5.4.2 KORRIGIEREN VON PHASENSPRUENGEN...................................................................... 242 3.5.5 VERFAHREN ZUR FESTLEGUNG DES MEHRDEUTIGKEITSPARAMETERS DER TRAEGERPHASE.... 242 3.5.5.1 LOESUNG AUS DER SATELLITENGEOMETRIE .................................................................. 243 3.5.5.2 LOESUNG MIT SUCHALGORITHMEN ............................................................................ 243 3.5.5.3 MEHRDEUTIGKEITSLOESUNGEN ON-THE-FLY ............................................................ 244 3.6 PRAEZISE GNSS-POSITIONIEMNG ........................................................................... 245 3.6.1 PRINZIP DER DIFFERENZIELLEN POSITIONIERUNG ....................................................... 246 3.6.2 DIFFERENZIELLE GNSS-POSITIONIEMNG MIT EINER REFERENZSTATION ...................... 247 3.6.2.1 DIFFERENZIELLES GNSS (DGNSS) ...................................................................... 248 3.6.2.2 REAL-TIME KINEMATIK (RTK)............................................................................ 249 3.6.2.3 DIFFERENZIELLE GNSS-POSITIONIEMNG IM POSTPROCESSING.................................. 249 3.6.3 DIFFERENZIELLE GNSS-POSITIONIEMNG IM REFERENZSTATIONSNETZ ........................ 250 3.6.3.1 NETZ-DGNSS.................................................................................................... 250 3.6.3.2 NETZ-RTK......................................................................................................... 252 3.6.3.3 NETZAUSWERTUNGEN IM POSTPROCESSING.............................................................. 256 3.6.4 ABSOLUTE POSITIONIERUNG - PRECISE POINT POSITIONING (PPP) ............................ 256 3.6.4.1 STANDARD-PPP..................................................................................................... 257 3.6.4.2 PPP-RTK.......................................................................................................... 258 3.6.5 ASPEKTE DER DATENFERNUEBERTRAGUNG................................................................... 260 3.6.5.1 DATENFERNUEBERTRAGUNG DURCH DGNSS-SPEZIFISCHE FUNKDIENSTE UND FREQUENZEN....................................................................................................... 260 3.6.5.2 DATENFERNUEBERTRAGUNG DURCH MOBILFUNK .......................................................... 261 3.6.5.3 DATENFERNUEBERTRAGUNG MITHILFE DES INTERNETS UND MOBILFUNKS.......................... 261 3.7 GENAUIGKEIT...................................................................................................... 261 3.7.1 VORBEMERKUNG................................................................................................ 261 3.7.2 GENAUIGKEIT DER PSEUDOSTRECKENMESSUNG........................................................ 262 3.7.2.1 EPHEMERIDEN- UND SATELLITENUHRENFEHLER.......................................................... 262 3.7.2.2 SIGNALAUSBREITUNGSFEHLER.................................................................................. 263 3.7.2.3 EMPFAENGERFEHLER............................................................................................... 264 3.7.2.4 GESAMTFEHLERHAUSHALT....................................................................................... 264 3.7.3 GENAUIGKEIT BEI AUSWERTUNG DER PSEUDOSTRECKENMESSUNG .............................. 265 3.7.3.1 GENAUIGKEIT DER HERKOEMMLICHEN EINZELPUNKTBESTIMMUNG - DOP-FAKTOREN................................................................................................. 265 3.7.3.2 GENAUIGKEIT BEI DIFFERENZIELLER BEHANDLUNG DER PSEUDOSTRECKEN ..................... 267 3.7.4 GENAUIGKEIT DER AUSWERTUNG DER TRAEGERPHASEN .............................................. 267 3.7.4.1 GENAUIGKEIT BEI DIFFERENZIELLER BEHANDLUNG..................................................... 267 3.7.4.2 GENAUIGKEIT VON PPP-LOESUNGEN...................................................................... 268 4 VERWUNDBARKEIT DER GNSS-SIGNALE ............................................................. 269 4.1 EINLEITUNG........................................................................................................ 269 4.2 MOEGLICHE STOERUNGEN........................................................................................ 271 4.2.1 STOERUNGEN DURCH NATUERLICHE INTERFERENZEN....................................................... 271 4.2.2 STOERUNGEN DURCH UNBEABSICHTIGTE FUNKINTERFERENZEN ....................................... 272 4.2.3 STOERUNGEN DURCH BEABSICHTIGTE FUNKINTERFERENZEN .......................................... 273 4.2.3.1 STOERSENDER GERINGER REICHWEITE (PRIVATE PROTECTION DEVICES (PPD)) ............... 273 4.2.3.2 STOERSENDER GROESSERER REICHWEITE....................................................................... 275 4.2.4 STOERUNG UNTER VERWENDUNG GE- BZW. VERFAELSCHTER SIGNALE .............................. 277 4.2.4.1 SPOOLING........................................................................................................... 277 4.2.4.2 MEACONING....................................................................................................... 277 4.2.5 STOERUNG DURCH SYSTEMAUSFALL........................................................................... 278 4.3 NACHRICHTENTECHNISCHE KLASSIFIKATION DER STOERENDEN INTERFERENZEN ................. 278 4.3.1 KLASSIFIKATION NACH FREQUENZBAENDERN.............................................................. 278 4.3.2 KLASSIFIKATION NACH SIGNALTYPEN...................................................................... 279 4.4 STRATEGIEN ZUR ERKENNUNG UND BEKAEMPFUNG VON STOERUNGEN ............................ 281 4.4.1 ERKENNUNG....................................................................................................... 281 4.4.1.1 FRONT-END-AUSWERTUNGEN (PRAEKORRELATION) ....................................................... 282 4.4.1.2 AUSWERTUNG IM BASISBANDPROZESSOR (POSTKORRELATION) ..................................... 286 4.4.2 ABWEHR DER GNSS-STOERUNGEN......................................................................... 288 4.4.2.1 VORHALTEN EINES PARALLELSYSTEMS (BACK-UP-SYSTEM) ......................................... 288 4.4.2.2 INTEGRATION VON GNSS UND INS....................................................................... 289 4.4.2.3 FILTERN DER SIGNALE........................................................................................... 290 4.4.2.4 DELEKTIEREN UND LOKALISIEREN DER GNSS-JAMMER ........................................... 292 5 GPS - DAS US-AMERIKANISCHE GNSS ........................................................... 297 5.1 EINLEITUNG........................................................................................................ 297 5.2 GPS-DIENSTE.................................................................................................... 299 5.2.1 TERRESTRIAL SERVICE - SPACE SERVICE .................................................................. 299 5.2.2 MILITAERISCHER DIENST - ZIVILER DIENST................................................................ 300 5.3 SEGMENTE........................................................................................................... 300 5.3.1 WELTRAUMSEGMENT............................................................................................. 300 5.3.1.1 SATELLITENKONSTELLATION....................................................................................... 300 5.3.1.2 SATELLITEN............................................................................................................ 301 5.3.1.3 MERKMALE DER GPS-SENDEANTENNEN................................................................... 302 5.3.2 BODENSEGMENT................................................................................................... 305 5.4 REFERENZSYSTEME............................................................................................... 305 5.4.1 POSITIONSANGABEN............................................................................................... 305 5.4.2 Z EIT................................................................................................................... 306 5.5 HERKOEMMLICHES GPS........................................................................................ 306 5.5.1 WELTRAUMSEGMENT............................................................................................. 306 5.5.2 BODENSEGMENT.................................................................................................. 307 5.5.3 NAVIGATIONSNACHRICHT........................................................................................ 308 5.5.3.1 STRUKTUR DER NAVIGATIONSNACHRICHT..................................................................... 308 5.5.3.2 INHALT DER NAVIGATIONSNACHRICHT......................................................................... 308 5.5.4 SIGNALSTRUKTUREN................................................................................................ 310 5.5.4.1 EINLEITUNG.......................................................................................................... 311 5.5.4.2 LI-SIGNALE......................................................................................................... 311 5.5.4.3 L2-SIGNAL........................................................................................................... 313 5.5.4.4 FORMELHAFTE DARSTELLUNG DER SIGNALE................................................................. 314 5.6 DIE SYSTEMSICHERUNGSMASSNAHMEN SELECTED AVAILABILITY (SA) UND ANTI-SPOOLING (A-S)......................................................................................... 314 5.6.1 ANTISPOOFMG (A-S)............................................................................................ 315 5.6.2 SELECTED AVAILABILITY (SA )............................................................................... 315 5.7 BESONDERHEITEN DER GPS-MESSGROESSENERZEUGUNG ............................................. 316 5.7.1 MESSUNG DER PSEUDOSTRECKE (CODEPHASE) BEIM C/A-CODE ............................. 316 5.7.2 MESSUNG DER PSEUDOSTRECKE (CODEPHASE) BEIM P(Y)-CODE ............................ 317 5.7.3 MESSUNG DER L2-TRAEGERPHASE BEI EINGESCHALTETEM ANTI-SPOOFING (A-S) ........ 318 5.8 MODERNISIERTES GPS.......................................................................................... 320 5.8.1 EINLEITUNG......................................................................................................... 320 5.8.2 WELTRAUMSEGMENT............................................................................................. 321 5.8.3 BODENSEGMENT.................................................................................................. 322 5.8.4 NAVIGATIONSNACHRICHT........................................... 323 5.8.5 DIE MODERNISIERTEN SIGNALE ............................................................................. 324 5.8.5.1 M-CODSIGNAL..................................................................................................... 325 5.8.5.2 L2C-SIGNAL........................................................................................................ 325 5.8.5.3 L5-SIGNAL........................................................................................................... 327 5.8.5.4 LIC-SIGNAL........................................................................................................ 330 5.9 GPS-SIGNALE IM UEBERBLICK............................................................................... 331 6 GLONASS - DAS RUSSISCHE G N SS............................................................. 335 6.1 EINLEITUNG......................................................................................................... 335 6.2 GLONASS-DIENSTE.......................................................................................... 336 6.3 SEGMENTE ......................................................................................................... 336 6.3.1 WELTRAUMSEGMENT.............................................................................................. 336 6.3.1.1 SATELLITENKONSTELLATION...................................................................................... 336 6.3.1.2 SATELLITEN................................................................... 338 6.3.2 BODENSEGMENT ................................................................................................ 339 6.4 NAVIGATIONSNACHRICHT....................................................................................... 340 6.4.1 NAVIGATIONSNACHRICHT DES OFFENEN DIENSTS........................................................ 340 6.4.2 NAVIGATIONSNACHRICHT DES AUTORISIERTEN DIENSTS ............................................... 344 6.5 GLONASS-REFERENZSYSTEME.......................................................................... 344 6.5.1 POSITIONSANGABEN............................................................................................. 344 6.5.2 Z EIT.................................................................................................................. 345 6.6 GLONASS-SIGNALE......................................................................................... 345 6.6.1 SIGNALE DER GLONASS-M-SATELLITEN.............................................................. 345 6.6.1.1 ALLGEMEINE INFORMATIONEN................................................................................ 345 6.6.1.2 MODULATIONEN/CODES......................................................................................... 346 6.6.2 SIGNALE DER GLONASS-K-SATELLITEN............................................................... 347 6.6.2.1 ALLGEMEINE INFORMATIONEN................................................................................ 347 6.6.2.2 MODULATIONEN/CODES......................................................................................... 348 6.7 GLONASS-SIGNALE IM UEBERBLICK................................................................... 349 6.7.1 GLONASS-M-SIGNALE.................................................................................... 349 6.7.2 GLON AS S-K-S IGNALE..................................................................................... 350 7 BDS - DAS CHINESISCHE GNSS........................................................................ 353 7.1 EINLEITUNG........................................................................................................ 353 7.2 BDS-DIENSTE.................................................................................................... 355 7.3 SEGMENTE......................................................................................................... 356 7.3.1 WELTRAUMSEGMENT............................................................................................ 356 7.3.1.1 SATELLITENKONSTELLATION...................................................................................... 356 7.3.1.2 SATELLITEN........................................................................................................... 357 7.3.2 BODENSEGMENT................................................................................................. 357 7.4 REFERENZSYSTEME.............................................................................................. 358 7.4.1 POSITIONSANGABEN............................................................................................. 358 7.4.2 Z EIT.................................................................................................................. 358 7.5 NAVIGATIONSNACHRICHT....................................................................................... 358 7.5.1 NACHRICHTENTYPEN UND IHRE INHALTE.................................................................. 358 7.5.2 DL-NAVIGATIONSNACHRICHT................................................................................. 359 7.5.3 D2-NAVIGATIONSNACHRICHT................................................................................. 360 7.6 SIGNALSTRUKTUREN............................................................................................... 360 7.6.1 EINLEITUNG........................................................................................................ 360 7.6.2 BL-SIGNALE....................................................................................................... 361 7.6.3 B2-SIGNALE....................................................................................................... 363 7.6.4 DAS NICHT VEROEFFENTLICHTE B3-SIGNAL................................................................ 364 8 GALILEO - DAS EUROPAEISCHE G N SS ............................................................. 367 8.1 HISTORISCHE ENTWICKLUNG - AUSBAUZUSTAND ..................................................... 367 8.2 DAS GALILEO-DIENSTE-KONZEPT.......................................................................... 369 8.3 SEGMENTE........................................................................................................ 371 8.3.1 WELTRAUMSEGMENT .......................................................................................... 371 8.3.1.1 SATELLITENKONSTELLATION...................................................................................... 371 8.3.1.2 SATELLITEN.......................................................................................................... 372 8.3.2 BODENSEGMENT................................................................................................. 372 8.4 REFERENZSYSTEME ............................................................................................ 374 8.4.1 POSITION........................................................................................................... 374 8.4.2 ZEIT.................................................................................................................. 374 8.5 GALILEO-NAVIGATIONSNACHRICHT ........................................................................ 374 8.6 SIGNALE............................................................................................................ 376 8.6.1 SIGNAL E L......................................................................................................... 377 8.6.2 SIGNAL E6......................................................................................................... 379 8.6.3 SIGNAL E5......................................................................................................... 380 9 NAVIC - DAS INDISCHE REGIONALE N AVIGATIONSSATELLITENSYSTENA ....... 383 9.1 EINLEITUNG........................................................................................................ 383 9.2 NAVIC-DIENSTE.............................................................................................. 383 9.3 SEGMENTE........................................................................................................ 384 9.3.1 WELTRAUMSEGMENT...................................................................... 384 9.3.1.1 SATELLITENKONSTELLATION...................................................................................... 384 9.3.1.2 SATELLITEN.......................................................................................................... 384 9.3.2 BODENSEGMENT................................................................................................. 385 9.4 NAVIGATIONSNACHRICHT ..................................................................................... 386 9.5 REFERENZSYSTEME.............................................................................................. 387 9.5.1 POSITION........................................................................................................... 387 9.5.2 ZEIT.................................................................................................................. 387 9.6 SIGNALE............................................................................................................ 387 9.6.1 FREQUENZEN...................................................................................................... 387 9.6.2 CODES.............................................................................................................. 388 10 ERW EITERUNGSSYSTEM E .............................................................................. 389 10.1 GLOBALE ERWEITERUNGSSYSTEME ........................................................................ 389 10.2 REGIONALE ERWEITERUNGSSYSTEME ................................................................... 391 10.2.1 QZSS - DAS SATELLITENGESTUETZE ERWEITERUNGSSYSTEM JAPANS ...... ..................... 391 10.2.2 SBAS - SATELLITENGESTUETZTES ERWEITERUNGSSYSTEM NACH ICAO STANDARD ........ 393 10.2.2.1 EINFUEHRUNG...................................................................................................... 393 10.2.2.2 EGNOS - DAS SBAS EUROPAS ........................................................................ 394 10.2.2.3 BESONDERHEITEN VON EGNOS.............................................................................396 10.3 LOKALE ERWEITERUNGSSYSTEME ......................................................................... 397 10.3.1 MARINE-DGNSS.............................................................................................. 397 10.3.2 GBAS - BODENGESTUETZES ERWEITERUNGSSYSTEM NACH ICAO-STANDARD ............. 398 10.3.3 VERNETZTE REFERENZSTATIONEN............................................................................ 399 11 A NDERE SATELLITENGESTUETZTE O RTUNGSSYSTEM E ........................................ 401 11.1 ARGOS.......................................................................................................... 401 11.2 DORIS........................................................................................................... 403 12 VERMESSUNG M IT SATELLITEN IN DER P RA X IS.............................................. 405 12.1 BESONDERHEITEN SATELLITENGESTUETZTER VERMESSUNG ........................................... 406 12.2 AUSWAHL VON HARD- UND SOFTWARE.................................................................. 407 12.2.1 AUSWAHL DER AUSWERTESOFTWARE..................................................................... 407 12.2.1.1 AUSWERTUNG VON ORIGINALBEOBACHTUNGEN....................................................... 408 12.2.1.2 AUSWERTUNG VON DOPPELDIFFERENZEN (BASELINE-AUSWERTUNG) ........................ 408 12.2.2 EMPFAENGERAUSWAHL........................................................................................ 408 12.3 ANTENNENKALIBRIERUNG..................................................................................... 410 12.3.1 RELATIVE KALIBRIERUNG IM FELD....................................................................... 411 12.3.2 ABSOLUTE KALIBRIERUNG IM FELD...................................................................... 412 12.3.3 ABSOLUTE KALIBRIERUNG IM HOCHFREQUENZLABOR............................................... 413 12.4 VORBEREITUNG DER FELDMESSUNGEN.................................................................. 415 12.4.1 ERKUNDUNG DER PUNKTLAGEN............................................................................. 415 12.4.2 AUSWAHL DES BEOBACHTUNGSVERFAHRENS........................................................... 416 12.4.2.1 STATISCHES BEOBACHTUNGSVERFAHREN................................................................. 417 12.4.2.2 KINEMATISCHE BEOBACHTUNGSVERFAHREN........................................................... 417 12.4.3 KONTROLLE EINER GNSS-MESSUNG..................................................................... 418 12.5 DIFFERENZIELLE VERMESSUNG............................................................................ 418 12.5.1 RTK-VERMESSUNG.......................................................................................... 418 12.5.1.1 VORAUSSETZUNGEN............................................................................................ 418 12.5.1.2 VARIANTEN DER RTK-VERMESSUNG................................................................... 419 12.5.2 STATISCHE VERMESSUNG MIT AUSWERTUNG IM POSTPROCESSING ........................... 422 12.5.2.1 VARIANTEN DER STATISCHEN BEOBACHTUNG........................................................... 422 12.5.2.2 BEOBACHTUNGSDAUER........................................................................................ 425 12.5.2.3 ZU ERWARTENDE GENAUIGKEIT UND ZUVERLAESSIGKEIT ........................................... 426 12.5.2.4 ASPEKTE DER MESSUNGSDURCHFTIHRUNG.............................................................. 427 12.5.2.5 DURCHFUEHRUNG DER AUSWERTUNG...................................................................... 429 12.6 ABSOLUTE VERMESSUNG (PPP-VERMESSUNG)..................................................... 435 12.7 BESONDERHEITEN AMTLICHER GNSS-VERMESSUNGEN .......................................... 435 12.7.1 EINPASSEN VON LAGEKOORDINATEN (ALLGEMEINER FALL) ....................................... 436 12.7.2 EINPASSEN VON LAGEKOORDINATEN IN DAS BEZUGSSYSTEM ETRS89 ................... 438 12.7.3 HOEHENEINPASSUNG........................................................................................... 439 12.8 KOMBINATION VON GNSS MIT TERRESTRISCHEN MESSELEMENTEN .......................... 440 12.8.1 SCHAFFUNG UND UEBERWACHUNG VERMARKTER FESTPUNKTFELDER ............................ 441 12.8.2 DETAILAUFNAHME OHNE VERMARKTE FESTPUNKTFELDER .......................................... 442 13 ORTUNG M IT SATELLITEN IN DER P RA X IS ....................................................... 443 13.1 ADMINISTRATIVE ASPEKTE................................................................................. 443 13.2 ORTUNG IM ABSOLUTEN MODUS.......................................................................... 445 13.2.1 AUSWERTUNG DER CODEPHASEN (NAVIGATIONSLOESUNG) ........................................ 445 13.2.2 AUSWERTUNG DER PHASENBEOBACHTUNGEN (PPP-VERFAHREN) .............................. 447 13.3 ORTUNG IM DIFFERENZIELLEN MODUS ................................................................... 447 13.3.1 DGNSS........................................................................................................... 448 13.3.2 NETZ-DGNSS................................................................................................. 448 ANHANG A: DER INTEGRIERTE GEODAETISCHE RAUMBEZUG - DAS GEODAETISCHE REFERENZSYSTEM FUER DEUTSCHLAND ................... 449 ANHANG B: FINITE-ELEMENT-DARSTELLUNG DER HOEHENBEZUGSFLAECHE.............. 457 ANHANG C: DATUMSTRANSFORMATION VON GEOIDMODELLEN ............................ 460 ANHANG D: ERZEUGUNG VON PRN-FOLGEN...................................................... 464 ANHANG E: BERECHNUNG DER SPEKTRALDICHTEVERTEILUNG BEI BOC- MODULATIONEN.............................................................................. 479 ANHANG F: BERECHNUNG DER SATELLITENPOSITION............................................ 481 ANHANG G: MESSGROESSENBESTIMMUNG ............................................................ 490 ANHANG H: DATENFORMATE.............................................................................. 502 ANHANG I: IN DEUTSCHLAND VERFUEGBARE ECHTZEIT-DGNSS-DIENSTE FUER HOCHGENAUE ECHTZEIT-POSITIONIERUNG.................................. 513 ANHANG J: EXCEL-TABELLEN UND -GRAFIKEN .................................................. 522 KLEINES GEODAETISCHES GLOSSAR........................................................................... 529 ABKUERZUNGSVERZEICHNIS.................................................................................... 535 LITERATURVERZEICHNIS.......................................................................................... 539 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