GPS fast auf den Zentimeter genau

Mit dem 1,3 Milliarden Euro teuren "Quazi-Zenith Satellite System" will Japan die Satellitennavigation deutlich akkurater machen.

In städtischen Straßenschluchten oder zerklüfteten Bergregionen stößt das US-Navigationssystem (GPS) schnell an seine Grenzen. Besonders Japan stört sich an der mäßigen Genauigkeit mit Positionsfehlern von zuweilen zehn Metern. Deshalb will die japanische Raumfahrtbehörde Jaxa dieses Problem bis 2018 lösen und mit Industriepartnern vier zusätzliche Satelliten ins All befördern. Mit dem etwa 1,3 Milliarden Euro teuren Quazi-Zenith Satellite System (QZSS) streben sie eine fast zentimetergenaue Positionsbestimmung an: 1,3 Zentimeter in der Ebene und 2,9 Zentimeter für Höhenangaben.

Im Unterschied zum autarken und fast fünffach teureren Galileo-System der Europäer wird QZSS weiterhin auch die US-GPS-Satelliten nutzen. Die vier zusätzlichen werden in einer elliptischen Umlaufbahn so kreisen, dass ihre Flugbahnen von der Erde aus betrachtet eine asymmetrische Acht über Japan, Indonesien und Australien beschreiben. So könne immer ein Satellit über Japan so hoch am Himmel stehen, dass Signale selbst zwischen eng benachbarten Wolkenkratzern zum Empfänger gelangen.

Die Grundlage für die Korrektur des GPS-Signals bilden zwei Atomuhren pro Satellit, die die Übertragungsdauer der Ortungssignale genau messen. Zusätzlich fangen 1200 Referenzstationen auf japanischem Boden permanent die Satellitensignale auf und korrigieren dank ihrer genau bekannten Position auf der Erdoberfläche Abweichungen der Signallaufzeit. Sie treten etwa durch die Brechung der Signalwege in der Ionosphäre auf. Diese Daten werden komprimiert in Echtzeit wieder an die QZSS-Satelliten geschickt. So kann jeder GPS-QZSS-Empfänger – etwa in Handys – von der erfolgten Korrektur profitieren.

Testmessungen mit dem 2010 gestarteten Pilotsatelliten "Michibiki" bestätigten bereits die enorme Verbesserung. Wenn alle vier Satelliten Ende 2017 betriebsbereit sind, eröffnen sich neue zivile und militärische Anwendungen. Fahr-zeuge und Drohnen ließen sich zuverlässiger per Satellit navigieren, Vermessungen von Bauten wären einfacher und schneller möglich, und Blinde könnten gar vor Bordsteinkanten gewarnt werden. (bsc)