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Verständliche IT Tutorials

GPS Einsatzgebiete
  • Fahrtenbuch automatisch führen

  • Mitarbeiter oder Kinder lokalisieren

  • Fahrzeuge orten und überwachen (z.B. in der Landwirtschaft)

  • Elektronische Fußfesseln

  • Langstrecken Sport

  • Navigation (Auto, Fahrrad, Wanderung)

Hersteller von GPS Geräten
  • Garmin

  • Magellan

  • TomTom

  • HAiCOM

  • Globalsat

  • RoyalTek

  • Quasi alle Smartphone-Hersteller (indirekt)

GPS - Global Positioning System

Beim Global Positioning System, den meisten unter der Abkürzung GPS bekannt, handelt es sich um ein globales Satellitennavigationssystem, das in den 70er Jahren vom US-Verteidigungsministerium entwickelt wurde. Ursprünglich war das System ausschließlich für militärische Zwecke vorgesehen, für zivile Zwecke wurde es erst verfügbar, als im Jahr 2000 die künstliche Signalverschlechterung entfernt wurde.

Der größte Vorteil von GPS liegt darin, dass der Empfänger keinerlei Daten an die Satelliten senden muss. Im militärischen Bereich kann das Navigationssystem so genutzt werden, ohne dass ein Feind Standortinformationen abfangen und auslesen könnte. Auch im zivilen Bereich ergeben sich Vorteile, da ein reiner Empfänger günstiger herzustellen ist als ein Modul, welches auch noch Daten zu den Satelliten senden müsste.

Um die genaue Position zu bestimmen, messen GPS-Satelliten die Entfernung. Jedoch reicht dafür ein einzelner Satellit nicht aus. Stattdessen wird die Schnittmenge aus mehreren Satelliten genutzt. Im Falle von GPS sind dies in der Regel drei Satelliten. Ein vierter Satellit wird hinzugezogen, um die Laufzeit miteinzubeziehen. Elektromagnetische Signale können sich nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, in der Erdatmosphäre bewegen sie sich sogar noch langsamer. Daraus ergibt sich ein Problem, da die Satelliten sich ständig mit 3,9 km/s fortbewegen. Ein empfangenes Signal würde sich deshalb meist auf einen Zeitpunkt beziehen, der zwar nur sehr kurz in der Vergangenheit liegt, die Position des Empfängers aber nur unzureichend bestimmen kann. Ein GPS-Satellit sendet deshalb die sogenannte GPS-Systemzeit mit einem Signal. Daraus kann der Empfänger genau herleiten, wo sich die Satelliten zum Zeitpunkt der Messung befanden. Mittels mathematischer Gleichungen kann nun die Differenz herausgerechnet werden. Prinzipiell könnte das Empfängergerät dies auch alleine erledigen, da die Uhren in solchen Geräten aber nicht annähernd genau genug arbeiten, wird ein vierter Satellit hinzugeholt, der ausschließlich die Zeitkonstante bestimmen soll.

GPS wurde im Laufe der Jahre immer weiter entwickelt und kann Empfänger auf bis zu 10 m genau bestimmen. Durch das dichte Satellitennetz ist die Ortsbestimmung auf jedem Punkt der Erde möglich. Um die Ortung weiter zu verfeinern, können andere Technologien mit dem System kombiniert werden. Im Falle der Navigation sind dies vor allem Zellen der Mobilfunknetze. Darüber hinaus existiert auch ein Differential-GPS, das die Genauigkeit der Satellitenmessung bis in den Zentimeterbereich verbessern kann.

Für die Navigation in einem Auto, dem heute wichtigsten zivilen Einsatzgebiet der GPS-Satelliten, reicht normalerweise jedoch die Bestimmung einzig über die Satelliten aus. Zu Fuß kann eine zusätzliche Genauigkeit vor allem in dicht besiedelten Bereichen von Vorteil sein.

Gleich 4 GPS Geräte sind in diesem Auto untergebracht: Ein TomTom 930 GO Navigationsgerät, ein eingebautes Navigationsgerät, eine GPS Logger und ein Sony Ericsson Handy mit GPS Erweiterung.
Gleich 4 GPS Geräte sind in diesem Auto untergebracht: Ein TomTom 930 GO Navigationsgerät, ein eingebautes Navigationsgerät, eine GPS Logger und ein Sony Ericsson Handy mit GPS Erweiterung.

Über die Jahre wurden ständig neue, verbesserte Ausführungen von GPS-Satelliten entwickeln, die noch genauere Informationen liefern können, in erster Linie durch das Hinzufügen sehr genauer Atomuhren. Darüber hinaus wurden neue Satelliten aber teilweise auch mit neuen Signalen ausgestattet, die ausschließlich für den militärischen Bereich vorgesehen sind. Auch die Störung des Signals, was durch sogenannte GPS-Jammer möglich ist, soll durch neue Satelliten erschwert werden. Das System wird bis heute ständig weiterentwickelt, um stets auf dem Stand der Dinge zu bleiben.

Vor allem Europa drängt schon seit längerer Zeit auf die Entwicklung eines eigenen Navigationssystems. Denn GPS befindet sich vollkommen in der Kontrolle der USA, die theoretisch jederzeit das Signal aus politischen Gründen verändern oder komplett abschalten können. Daraus ergibt sich für andere Staaten, die das System nutzen, eine gewisse Abhängigkeit zu den USA, die viele nicht hinnehmen wollen. In Europa wird deshalb das Satellitennavigationssystem Galileo entwickelt, dessen Start aber immer weiter verschoben wird. In Zukunft soll es trotzdem die gleiche Leistungsfähigkeit wie GPS aufweisen, dabei sogar noch genauer und schneller arbeiten.