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Geometrie und GPS
Mathematische, physikalische und technische Grundlagen der Satellitenortung verständlich erklärt
Taschenbuch von Helmut Albrecht
Sprache: Deutsch

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Beschreibung
Als am 4. Oktober 1957 der erste Satellit in eine Erdumlaufbahn gebracht wurde, dachte noch niemand an eine Positionsbestimmung mit Hilfe von Satelliten, und doch war ¿Sputnik I¿ der Wegbereiter der heutigen Satellitennavigationssysteme. Ursprünglich als rein militärische Anwendung konzipiert, wird die Satellitenortung heute überwiegend zivil genutzt, und neben dem amerikanischen GPS gibt es heute mit Galileo, Glonass und Beidou weitere gleichartige Systeme.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der Satellitenortung kann man überall nachlesen ¿ aber damit beginnen erst die wirklich interessanten Fragen:
Woher kennt man den genauen Standort der Satelliten?
Wie kann man exakte Entfernungen zu Satelliten bestimmen, die über 20.000 km entfernt sind?
Warum nennt man diese Entfernungen ¿Pseudoentfernungen¿?
Wieso werden an Bord der Satelliten Atomuhren mitgeführt?
Was ermöglicht einem Empfänger, die empfangenen Daten zu unterscheiden, wo dochalle Satelliten auf ein und derselben Frequenz senden?
Wie kann man aus den Entfernungen und den Satellitenorten die Empfängerposition berechnen?
Warum taugt das Kugelmodell der Erde nicht für eine exakte Positionsbestimmung?
Was ist, wenn Daten von mehr als den benötigten vier Satelliten zur Verfügung stehen?
Warum sind sogar relativistische Effekte zu berücksichtigen?

Dieses Buch gibt nicht nur verständliche und erschöpfende Antworten auf diese und viele weitere Fragen, sondern ermöglicht es interessierten Leserinnen und Lesern, die notwendigen Berechnungen von der Datengewinnung bis hin zur verblüffend exakten Positionsbestimmung mit Hilfe des Computer-Algebra-Systems Maxima Schritt für Schritt selbst nachzuvollziehen. Nicht zuletzt liefert es eine überzeugende Antwort auf die allgegenwärtige Frage von Schülern und Studierenden, wozu man denn all die Geometrie, Analysis und lineare Algebra überhaupt benötigt.
Schließlich greift das Buch über die Mathematik hinaus Themen aus der Physik, der Astronomie, der Nachrichtentechnik und der Datenverarbeitung auf und motiviert so zu einer spannenden Anwendung innerhalb des MINT-Bereichs.
Als am 4. Oktober 1957 der erste Satellit in eine Erdumlaufbahn gebracht wurde, dachte noch niemand an eine Positionsbestimmung mit Hilfe von Satelliten, und doch war ¿Sputnik I¿ der Wegbereiter der heutigen Satellitennavigationssysteme. Ursprünglich als rein militärische Anwendung konzipiert, wird die Satellitenortung heute überwiegend zivil genutzt, und neben dem amerikanischen GPS gibt es heute mit Galileo, Glonass und Beidou weitere gleichartige Systeme.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der Satellitenortung kann man überall nachlesen ¿ aber damit beginnen erst die wirklich interessanten Fragen:
Woher kennt man den genauen Standort der Satelliten?
Wie kann man exakte Entfernungen zu Satelliten bestimmen, die über 20.000 km entfernt sind?
Warum nennt man diese Entfernungen ¿Pseudoentfernungen¿?
Wieso werden an Bord der Satelliten Atomuhren mitgeführt?
Was ermöglicht einem Empfänger, die empfangenen Daten zu unterscheiden, wo dochalle Satelliten auf ein und derselben Frequenz senden?
Wie kann man aus den Entfernungen und den Satellitenorten die Empfängerposition berechnen?
Warum taugt das Kugelmodell der Erde nicht für eine exakte Positionsbestimmung?
Was ist, wenn Daten von mehr als den benötigten vier Satelliten zur Verfügung stehen?
Warum sind sogar relativistische Effekte zu berücksichtigen?

Dieses Buch gibt nicht nur verständliche und erschöpfende Antworten auf diese und viele weitere Fragen, sondern ermöglicht es interessierten Leserinnen und Lesern, die notwendigen Berechnungen von der Datengewinnung bis hin zur verblüffend exakten Positionsbestimmung mit Hilfe des Computer-Algebra-Systems Maxima Schritt für Schritt selbst nachzuvollziehen. Nicht zuletzt liefert es eine überzeugende Antwort auf die allgegenwärtige Frage von Schülern und Studierenden, wozu man denn all die Geometrie, Analysis und lineare Algebra überhaupt benötigt.
Schließlich greift das Buch über die Mathematik hinaus Themen aus der Physik, der Astronomie, der Nachrichtentechnik und der Datenverarbeitung auf und motiviert so zu einer spannenden Anwendung innerhalb des MINT-Bereichs.
Über den Autor
Prof. Dr. Helmut Albrecht arbeitet am Institut für Mathematik und Informatik der Pädagogischen Hochschule Schwäbisch Gmünd und geht in seiner Freizeit mit Segel- und Motorflugzeugen in die Luft. Als die ersten GPS-Geräte in die Cockpits der Flugzeuge Einzug hielten, begann er, sich mit den Grundlagen dieser Technik auseinanderzusetzen.
Zusammenfassung

Erklärt verständlich, ist daher bestens für den Schulunterricht und interessierte Laien geeignet

Stellt mathematische, physikalische und technische Grundlagen von GPS anschaulich dar

Webseite mit Zusatzmaterialien zum Buch: [...]

Inhaltsverzeichnis

Einleitung.- Verwendung von Maxima.-NAVSTAR GPS.- Zeitangaben im GPS.- Datenübertragung und Entfernungsbestimmung.- GPS-Empfänger und Rohdaten.- RINEX-Daten in Maxima einbinden.- Beschreibung von Satellitenbahnen.- Bestimmung der Satellitenposition.- Der Almanach.- Positionsbestimmung mit vier Satelliten.- Verbesserte Zeitbestimmung.- Die Methode der kleinsten Quadrate.- Verbesserung des verwendeten Erdmodells.- Berücksichtigung der Erddrehung.- Relativistische Korrektur.- Skyplot.

Details
Erscheinungsjahr: 2022
Fachbereich: Allgemeines
Genre: Mathematik
Rubrik: Naturwissenschaften & Technik
Medium: Taschenbuch
Inhalt: XX
332 S.
22 s/w Illustr.
78 farbige Illustr.
332 S. 100 Abb.
78 Abb. in Farbe.
ISBN-13: 9783662648704
ISBN-10: 3662648709
Sprache: Deutsch
Herstellernummer: 978-3-662-64870-4
Einband: Kartoniert / Broschiert
Autor: Albrecht, Helmut
Hersteller: Springer-Verlag GmbH
Springer Spektrum
Abbildungen: XX, 333 S. 100 Abbildungen, 78 Abbildungen in Farbe.
Maße: 240 x 168 x 20 mm
Von/Mit: Helmut Albrecht
Erscheinungsdatum: 05.08.2022
Gewicht: 0,598 kg
Artikel-ID: 120928108
Über den Autor
Prof. Dr. Helmut Albrecht arbeitet am Institut für Mathematik und Informatik der Pädagogischen Hochschule Schwäbisch Gmünd und geht in seiner Freizeit mit Segel- und Motorflugzeugen in die Luft. Als die ersten GPS-Geräte in die Cockpits der Flugzeuge Einzug hielten, begann er, sich mit den Grundlagen dieser Technik auseinanderzusetzen.
Zusammenfassung

Erklärt verständlich, ist daher bestens für den Schulunterricht und interessierte Laien geeignet

Stellt mathematische, physikalische und technische Grundlagen von GPS anschaulich dar

Webseite mit Zusatzmaterialien zum Buch: [...]

Inhaltsverzeichnis

Einleitung.- Verwendung von Maxima.-NAVSTAR GPS.- Zeitangaben im GPS.- Datenübertragung und Entfernungsbestimmung.- GPS-Empfänger und Rohdaten.- RINEX-Daten in Maxima einbinden.- Beschreibung von Satellitenbahnen.- Bestimmung der Satellitenposition.- Der Almanach.- Positionsbestimmung mit vier Satelliten.- Verbesserte Zeitbestimmung.- Die Methode der kleinsten Quadrate.- Verbesserung des verwendeten Erdmodells.- Berücksichtigung der Erddrehung.- Relativistische Korrektur.- Skyplot.

Details
Erscheinungsjahr: 2022
Fachbereich: Allgemeines
Genre: Mathematik
Rubrik: Naturwissenschaften & Technik
Medium: Taschenbuch
Inhalt: XX
332 S.
22 s/w Illustr.
78 farbige Illustr.
332 S. 100 Abb.
78 Abb. in Farbe.
ISBN-13: 9783662648704
ISBN-10: 3662648709
Sprache: Deutsch
Herstellernummer: 978-3-662-64870-4
Einband: Kartoniert / Broschiert
Autor: Albrecht, Helmut
Hersteller: Springer-Verlag GmbH
Springer Spektrum
Abbildungen: XX, 333 S. 100 Abbildungen, 78 Abbildungen in Farbe.
Maße: 240 x 168 x 20 mm
Von/Mit: Helmut Albrecht
Erscheinungsdatum: 05.08.2022
Gewicht: 0,598 kg
Artikel-ID: 120928108
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