Willkommen auf www.zwanziger.de

GPS & Navigation

Einführung

Koordinatenformate

Koord.umrechnen/zeigen

Koordinatenberechnungen

Sonnenstand (Tageszeit)

Tagesverlauf (Grafik)

Jahresverlauf (Grafik)

GPS & Navigation - eine Einführung

-GPS ist die Abkürzung für Global Positioning System und stellt ein weltweit funktionsfähiges Navigationssystem dar. Ein Navigationsgerät oder GPS-Empfänger empfängt direkt Signale von mehreren der insgesamt 24 GPS-Satelliten, die sich auf sechs Umlaufbahnen in ca. 20.000 km Höhe bewegen (siehe Bild rechts). Von diesen werden 21 aktiv genutzt, 3 sind (aktive) Ersatzsatelliten. Das System wird vom amerikanischen Verteidigungsministerium betrieben und gewartet.

Können gleichzeitig drei oder mehr dieser Satelliten empfangen werden (das kommt auf die jeweiligen Gegebenheiten an - ein GPS-Empfänger braucht möglichst freie Sicht zum Himmel), so kann ein GPS-Empfänger anhand der empfangenen Daten seine (relativ) exakte Position auf der Erde (Längen- & Breitengrad sowie, bei mindestens vier empfangbaren Satelliten, auch die Höhe über dem Meeresspiegel) feststellen.

Die Genauigkeit der GPS-Empfänger lag früher bei etwa 100 Metern. Grund für diese relativ ungenaue Messung war, dass das von den Satelliten ausgesendete GPS-Signal für die Zivilnutzung künstlich verschlechtert wurde (es handelt sich ja wie gesagt um eine militärische Einrichtung). Als Grund dafür wurden Sicherheitsbedenken angegeben. Man wollte es Terroristen unmöglich machen, mit per GPS gesteuerten Raketen exakte Ziele in den USA zu treffen. Paradoxerweise wurde diese künstliche Störung des GPS-Signals sogar während des Golfkriegs bereits teilweise ausgeschaltet. Der Grund dafür war, dass die Soldaten mit handelsüblichen GPS-Handempfängern ausgerüstet wurden, um sich in der Wüste zurecht zu finden. Am 2. Mai 2000 beschloss die damalige US-Regierung unter Clinton, diese künstliche Verrauschung des Signals auszuschalten. Seitdem erreicht man mit GPS-Empfängern eine Positionsgenauigkeit von etwa fünf bis 20 Metern.

Mehr als die eigene Position feststellen kann ein GPS-Empfänger prinzipiell nicht. Natürlich gibt es noch jede Menge mögliche Erweiterungen, wie z. B. die Darstellung von Landkarten. Dies sind aber technische Tricks, die durch mehr oder weniger aufwendige Programme realisiert werden, welche auf dem Empfänger laufen. Streng genommen ist sogar die Feststellung der Höhe nur ein mathematischer Trick.

Ein Beispiel, was man hier mit Mathematik erreichen kann: Ich kenne keinen GPS-Emofänger, der nicht auch die Geschwindigkeit anzeigen könnte, mit der er bzw. das ihn umgebende Auto oder der ihn festhaltende, laufende Mensch sich bewegt. Hierbei führt das Gerät laufend Messungen der eigenen Position durch, denn etwas anderes kann es ja wie gesagt nicht. Aus zwei Messungen kann dann die Entfernungen zwischen diesen zwei Punkten festgestellt werden und nachdem die zwischen den Messungen vergangene Zeit ebenfalls bekannt ist, lässt sich so die Geschwindigkeit errechnen. Und diese Berechnung ist sehr genau, wesentlich genauer als der Tachometer im Auto. Machen Sie den Versuch, Sie werden sich wundern, wieviel der Tacho Ihres Fahrzeugs vorgeht.

Was die Software eines GPS-Gerätes noch mit sich bringt ist das Anlegen und Verwalten von Wegpunkten (engl.: waypoints), im KFZ-Navi oft auch Favoriten genannt. Auch wenn diese aussehen als wäre da nur die Straße gespeichert, wird intern immer ein Koordinatenpaar aus Länge und Breite abgelegt. Die Adresse und/oder ein frei vergebbarer Name ist hier nur Beiwerk, weil der Mensch mit sprechenden Namen natürlich mehr anfangen kann. Ein Favorit namens "Kloster Benediktbeuern" liest sich für uns Menschen halt auch schöner als "N47.7074 E11.3988"

Übrigens: wenn Ihnen jemand, zum Beispiel ein Sprecher in einem Dokumentarfilm, erzählen will, ein Tier / Mensch / Auto oder dergleichen wäre mit einem "GPS-Sender" oder "GPS-Peilsender" ausgestattet, weswegen man seine Position an einem Bildschirm nachvollziehen kann, so ist das schlicht und einfach falsch. GPS-Sender sind die Einrichtungen, die sich in den Satelliten befinden. Alles auf der Erde sind lediglich GPS-Empfänger. Gemeint ist dann meistens, dass die empfangenen Signale entweder auf einer integrierten Speicherkarte zwischengespeichert (solche Geräte nennen sich GPS-Datenlogger) oder mittels Datenübertragung an einen Empfänger geschickt werden.