Zehn Dinge, die Sie über GPS wissen müssen
Definition: Globales Positionierungssystem
Das Globale Positionierungssystem bezieht sich auf eine Konstellation von 24 Satelliten (plus einige “heiße Ersatzteile” für den Fall, dass einer ausfällt), die vom US-Verteidigungsministerium in den Weltraum gebracht wurden, um stationäre und bewegliche Objekte auf oder nahe der Erdoberfläche zu lokalisieren. Ein GPS Tracker macht es ganz einfach möglich, scheinbar verlorengegangene Sachen wiederzufinden. Die Satelliten senden Funksignale aus, die von den Empfängern zur Bestimmung von Position, Geschwindigkeit und Zeit verwendet werden.
Der Oberbegriff für ein solches System ist GNSS
GPS wird zwar allgemein verwendet, bezieht sich aber nur auf die US-Satellitenkonstellation. Der Oberbegriff für diese Systeme ist Global Navigation Satellite System, GNSS. Dazu gehören bestehende Systeme wie das russische GLONASS und in der Entwicklung befindliche Lösungen wie Galileo der Europäischen Union und COMPASS Chinas. Indien, Frankreich und Japan sind dabei, regionale Systeme aufzubauen.
- GLONASS – Wikipedia, die freie Enzyklopädie
- Galileo (Satellitennavigation) – Wikipedia, die freie Enzyklopädie
- Beidou Navigationssystem – Wikipedia, die freie Enzyklopädie
Wie GNSS funktioniert
Alle diese Systeme funktionieren ungefähr auf die gleiche Weise. Die Satelliten umkreisen die Erde und senden Informationen aus. Diese Informationen sind im Grunde genommen ein Zeitstempel. Ein Empfänger (ein Computer, der gebaut wurde, um auf Signale zu hören und die empfangenen Daten zu berechnen) sammelt die Zeitstempel von vier Satelliten und vergleicht sie mit der aktuellen Zeit. Wenn der Empfänger weiß, wo sich jeder Satellit im Weltraum befindet und wie lange jedes Signal für die Reise zur Erde gebraucht hat, kann er seinen Standort auf der Erdoberfläche bestimmen.
GNSS-Empfänger Empfangen
GNSS-Empfänger sind dafür ausgelegt, GNSS-Signale zu empfangen und zu Standortinformationen zu verarbeiten. Die Geräte fallen in drei Kategorien für unterschiedliche Anwendungen und Preispunkte. Mit dem Übergang von der Freizeit- zur Vermessungsklasse steigt die Genauigkeit und damit auch der Preis:
- Freizeit-/Verbraucherklasse
- Kartierungsgrad
- Umfrage-Note
GNSS-Empfänger können auch über Funktionen verfügen, die einen Standort in einen Punkt auf einer auf dem Gerät gespeicherten Karte verwandeln, Geschwindigkeit, Richtung und andere abgeleitete Messungen bestimmen können. Wenn der Empfänger jedoch nicht auch über eine Art Sender verfügt (wie ein Mobiltelefon), bleiben die Daten auf dem Gerät. Insbesondere haben GNSS-Empfänger keine Zwei-Wege-Kommunikation mit den Navigationssatelliten; die Satelliten werden nur ausgestrahlt.
GNSS ist nicht groß in der Höhe
Die horizontale (Orts-) Genauigkeit von GNSS-Geräten ist immer noch weit höher als die vertikale (Höhen-) Genauigkeit. Die horizontale Genauigkeit für Freizeit-/Konsumgeräte und viele Mobiltelefone beträgt etwa +/- 10 Meter (innerhalb eines Tennisplatzes), während die vertikale Genauigkeit zwei- oder dreimal so hoch sein kann, etwa +/- 20 oder 30 Meter.
Der Grund dafür, dass die vertikale Genauigkeit relativ schlecht ist, hängt mit der Geometrie zusammen. Wenn Sie in den Himmel schauen, würden Sie, wenn Sie Superman-Augenlicht hätten, rundum GNSS-Satelliten sehen. Das unterstützt eine genaue horizontale Positionierung. Wenn Sie jedoch horizontal am Horizont hinausschauen, können Sie nur Satelliten vor und über sich sehen, nicht darunter, da die Erde im Weg ist. Es ist der Mangel an Signalen, die von unten kommen, der zu einer geringeren Qualität der Höhenmessung führt.
Wenn Sie genaue vertikale Daten erfassen müssen, sollten Sie sich vielleicht andere Messwerkzeuge ansehen, um Ihre GNSS-erfassten horizontalen Daten zu ergänzen.
GNSS-Systeme arbeiten zusammen und mit anderen Positionierungsgeräten
Da mehrere GNSS online sind oder in Kürze online sein werden und eine Vielzahl von nicht-GPS-Ortungstechnologien im Einsatz sind (Wi-Fi, Mobilfunkmasten usw.), gibt es Bestrebungen, diese für verbesserte Lösungen zusammenzuführen. Hardware-Entwickler bauen Chips, die Signale von zwei oder mehr Satellitenkonstellationen empfangen, während Software-Entwickler neue Wege finden, um die Vielfalt der Ortungstechnologien für den Einsatz in verschiedenen Umgebungen (innen/außen/unterirdisch) und Situationen zu nutzen.
GPS-Interferenz
Da GPS-Signale von Satelliten sehr schwache Funksignale sind, sind sie anfällig für Störungen durch natürliche und vom Menschen verursachte Signale. Erstere umfassen Signale, die von Sonnenstürmen herrühren, und letztere von anderen Radiofrequenzprojekten einschließlich GPS-“Störsendern” (in den Vereinigten Staaten illegal). In den Jahren 2011/2012 gab es Besorgnis über GPS-Interferenzen durch einen geplanten drahtlosen Dienst einer Firma namens LightSquared. Die FCC hat beschlossen, dieses Unternehmen zu diesem Zeitpunkt nicht mit seinem Netzwerk vorankommen zu lassen.
Staatliche Kontrolle von GPS
Während das US-Verteidigungsministerium GPS entwickelt hat und betreibt, dient es einem breiten Spektrum ziviler Nutzer, von Vermessungsingenieuren über Kartographen bis hin zu Wanderern und Urlaubern, die Fotos auf ihrem Mobiltelefon geotaggen. Bis heute hat das Verteidigungsministerium GPS in keinem Teil der Welt, aus welchem Grund auch immer, “abgeschaltet”.
Navigieren mit GNSS
GNSS-Empfänger werden manchmal als Satellitennavigationsgeräte bezeichnet, d.h. als Satellitennavigationsgeräte. Das GNSS liefert einem Empfänger nur Informationen, um seine aktuelle Position, Geschwindigkeit und Zeit zu bestimmen. Alle anderen Informationen, wie z.B. die Bewegungsrichtung, eine vorgeschlagene Route zu einem Ziel, eine Karte, werden durch Software-Algorithmen und Kartendaten bereitgestellt, die auf einem Handgerät gespeichert oder auf einem Server zugänglich sind. Anders ausgedrückt: GNSS-Satelliten liefern keine Wegbeschreibungen oder Karten.
Das GPS ist falsch!
Meistens ist ein GPS-Empfänger bei der Bestimmung seiner Position innerhalb seiner Toleranz korrekt. Wenn ein Navigationssystem keine genaue Route liefert, sind andere Dinge wahrscheinlicher der Übeltäter, zum Beispiel: