Weitergabe der GPS-Signale über Objekte der Umgebung

Stand 14.05.2023

Die ”Mechanismen” der Signalweitergabe über die Objekte der Umgebung, z. B. über Bauwerke, natürliche Objekte wie Felsformationen oder allein schon geneigtes Gelände, Waldränder oder aber auch einzelne Baumkronen oder -stämme, beruhen auf der Erscheinungsform der Signale als – hier elektromagnetische – Welle, qualitativ bekanntlich leicht mit dem Huygensschen Prinzip Anm1 zu veranschaulichen: Jeder Punkt einer Wellenfront ist Ausgangspunkt einer Elementarwelle Anm2. Die Elementarwellen vereinen sich

im freien Raum oder an ebenen Teilflächen von Hindernissen entstanden zu einer neuen Wellenfront, dabei in der ursprünglichen Wellenfront gleicher Form,

von den Berandungen von Hindernissen, im Fall kleinerer Hindernisse von diesen selbst ausgehend auch in vielfältiger anderer Form.

Im Einzelnen sind es

  • gerichtete Reflexion – wie an einem Spiegel (spiegelnde, auch ”spekuläre” Reflexion, in deutschsprachigen Arbeiten oft einfach ”Reflexion”, ”Spiegelung”),
  • diffuse Reflexion (das Gegenteil der gerichteten Reflexion) – das auftreffende Signal wird in sämtliche vom Objekt einsehbare Richtungen weitergegeben,
  • Beugung an Kanten – ”um diese herum” (”Diffraktion”).

Siehe dazu die Einträge:

”Gerichtete und diffuse Reflexion von GPS-Signalen”
”Beugung der GPS-Signale an Kanten abschattender Hindernisse”
”Weitergabe der GPS-Signale an räumlich begrenzten Objekten”

Insbesondere für die Empfangsbedingungen in Innenräumen bedeutsam (wie etwa im Eintrag ”GPS-Empfang beim Loggen als Fußgänger”) ist oft auch die Signalweitergabe in der Form der

  • Transmission – nicht die gesamte an das Objekt gelangende Signalleistung wird direkt, durch Reflexion, weitergegeben – ein Teil wird vom Objekt selbst aufgenommen und teils in dessen Innerem verbraucht, absorbiert, teils von dort – vorzugsweise in der der Quelle abgewandten Richtung – wieder nach außen abgegeben, transmittiert.

Anmerkungen

Anm1  Zum Ursprung siehe
[Huygens 1690], Seite 17 (Original, in Französisch) – Zugriff zum kostenlosen pdf-eBook-Download über ”Google Books” –
oder auch
[Huygens en], Seite 17 (englische Übertragung als pdf-Datei aus dem ”Project Gutenberg eBook”)

[Huygens de], Seite 23 – Vollständiger Titel in Deutsch ”Abhandlung Über Das Licht: Worin Die Ursachen Der Vorgänge Bei Seiner Zurückwerfung Und Brechung Und Besonders Bei Der Eigenthümlichen Brechung Des Isländischen Spathes Dargelegt Sind”

Anm2  Oft auch: ”Sekundärwelle” – siehe z. B. [Gross 2003], Seite 288.

Verweise

[Gross 2003] Gross, R.: Lecture Notes of Prof. Gross to the Lectures ”Physics 3″ (WS 2001/2002 and WS 2002/2003), Kapitel 5 Beugung und Interferenz. Walther-Meissner-Institut Bayerische Akademie der Wissenschaften und Lehrstuhl für Technische Physik (E23) Technische Universität München, 2003 – siehe auch Web-Link (PDF) https://www.wmi.badw.de/fileadmin/WMI/Lecturenotes/Physics_3/Gross_Physik_III_Kap_5.pdf

[Huygens 1690] Huygens, C.: Traité de la lumière. Où sont expliquées Les causes, de ce qui luy arrive Dans la REFLEXION,& dans la REFRACTION. Et particulierement Dans l’etrange REFRACTION Du Cristal D’Islande. Avec un Discours de la Cause de la pesanteur, Chapter 1. Pierre van der Aa, Leiden, Niederlande, 1690.

[Huygens en] Huygens, C.: Treatise on Light (Englisch: S. P. Thompson). The Project Gutenberg eBook: eBook #14725 / University of Chicago Press, 2005 – Download-Link "http://www.gutenberg.org/files/14725/14725-h.zip" seit 03/2018 für de-Nutzer blockiert

[Huygens de] Huygens, C.: Abhandlung über das Licht (Deutsch: Rudolf Mewes). Band 20 von Ostwalds Klassiker der Exakten Wissenschaften. 115 S. W. Engelmann, Leipzig, 1890 –
”Google Books”: Link 1 / Link 2
Bearbeitete Ausgabe (E. Lommel: Engelmann, Leipzig, 1890, in Deutsch) bei University of Michigan; als PDF einsehbar: Web-Link

Klaus Dannowski – Klaus‘ GPS-Ecke
O1.12.2O11