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Vincenzo Fogarolli

Was ist GPS-Tracking und wie funktioniert es?

Was ist GPS-Tracking und wie funktioniert es?

Die GPS-Technologie (Global Positioning System) ist eine der innovativsten Erfindungen unserer Zeit. Da sie sich ständig weiterentwickelt, nutzen immer mehr Fuhrparks auf der ganzen Welt diese Technologie, um Fahranweisungen zu erhalten und ihre Fahrzeuge zu überwachen.

Doch trotz der weiten Verbreitung wissen viele Menschen nicht genau, wie ein GPS-Tracker funktioniert, und sind sich der verschiedenen Anwendungsfälle nicht bewusst, die er ermöglicht.

Lesen Sie weiter, um mehr über die Funktionsweise von GPS-Trackern zu erfahren und einige der wichtigsten Vorteile dieser Technologie zu entdecken.

Was ist ein GPS-Ortungsgerät?

Ein GPS-Ortungsgerät ist ein tragbares Gerät, mit dem der Benutzer seinen Standort überwachen und verfolgen kann. Diese Geräte werden am häufigsten in Fahrzeugen als Fahrzeugortungssysteme eingesetzt.

Obwohl Ortungsgeräte den Navigationssystemen in Fahrzeugen ähneln, gibt es einige wichtige Unterschiede. GPS-Navigationssysteme zeigen den Fahrern ihren Standort auf einer digitalen Karte an und geben dann Fahranweisungen, um zu einem bestimmten Punkt zu gelangen. GPS-Tracker hingegen nutzen die GPS-Technologie, um den aktuellen Standort eines Fahrzeugs und dessen Fahrtverlauf zu verfolgen. Die GPS-Daten werden dann an einen Computer, ein Smartphone oder ein Tablet übertragen.

Wie funktionieren GPS-Tracker?

GPS-Tracker stellen eine Verbindung zu einer Reihe von Satelliten her, um den Standort zu bestimmen. Der Tracker verwendet ein Verfahren namens Trilateration, bei dem die Position von drei oder mehr Satelliten des GNSS-Netzwerks (Global Navigation Satellite System) und die Entfernung zu diesen Satelliten zur Bestimmung von Breitengrad, Längengrad, Höhe und Zeit verwendet wird.

Der Umgang mit einem GPS-Tracker ist einfach. Im Fahrzeug wird der Tracker in der Regel über den On-Board-Diagnose-Anschluss (OBD-II), einen Zigarettenanzünder, eine Zubehörsteckdose oder eine interne Batterie mit Strom versorgt. Die gesammelten Informationen werden dann an die Software übertragen, die es dem Benutzer ermöglicht, die Daten zusammenzufassen und zu analysieren.

Wie arbeiten die GPS-Tracker mit der Software zusammen? Einige sind aktive Tracker, d. h., sie können dem Nutzer eine Echtzeit-Ansicht der globalen Positionierung liefern. Diese Art von Tracker kann in einen verwalteten Dienst eingebunden werden.

Passive Tracker sind in der Regel kostengünstiger als aktive, da sie die GPS-Daten lediglich speichern, um sie zu einem späteren Zeitpunkt abzurufen.

Wie werden GPS-Tracker eingesetzt?

GPS-Tracker werden von Flottenmanagern und Fahrzeugbesitzern eingesetzt, um den Standort ihrer Fahrzeuge zu ermitteln. GPS-Ortungssysteme können Flottenmanagern in einer Reihe von Fällen nützliche Informationen liefern, z. B:

Aufspüren von Geschäftsdaten: Geschäftsinhaber und Fuhrparkleiter, die ihre Fahrzeuge regelmäßig beaufsichtigen, können die GPS-Flottenverfolgung nutzen, um deren Bewegungen zu überwachen und den Kilometerstand zu verfolgen. Dies ist hilfreich, um zu verstehen, wo sich Mitarbeiter und Fahrzeuge zu einem bestimmten Zeitpunkt befinden oder wohin sie im Laufe des Tages gefahren sind.

Meldung des Fahrzeugstandorts: Wenn ein Fahrzeug gestohlen wird und ein GPS-Tracker installiert ist, kann sein Standort an die Behörden gemeldet werden, die es schneller wiederfinden können.

 – Vorteile von GPS-Trackern für Fuhrparks

Fuhrparks, die ihre GPS-Tracking-Tools effektiv nutzen, können oft Vorteile in ihren allgemeinen Geschäftsprozessen erkennen. Zum Beispiel:

Verbesserter Kundenservice: Mit dem Echtzeit-Status des Fuhrparks kann ein Fuhrparkmanager dazu beitragen, den Kunden einen qualitativ hochwertigen Service zu bieten, indem er genauere Ankunftszeiten angibt und den nächstgelegenen Fahrer für einen Serviceanruf identifiziert.

Optimierte Routenplanung: GPS-Daten helfen Flottenmanagern, die Verkehrs- und Straßenbedingungen zu verstehen und ihre Fahrer auf effizientere Routen zu schicken.

Erhöhte Frachtsicherheit: GPS-Ortungssysteme können bei der Wiederholung einer Route helfen, um Flottenmanagern, die sich Sorgen über Ladungsdiebstahl machen, die Möglichkeit zu geben, nicht autorisierte Fahrten zu erkennen. Die meisten Flottenverfolgungssysteme ermöglichen die Einrichtung von Geofences, die den Aufenthaltsort eines Fahrzeugs melden können, wenn es einen bestimmten Ort oder bestimmte Grenzen verlässt.

Verstehen des Fahrverhaltens: Mit einer Verbindung zum Motorsteuerungsmodul (ECM) können Fuhrparks auch bestimmte Fahrgewohnheiten überwachen und Manager auf Verhaltensweisen aufmerksam machen, auf die die Fahrer trainiert werden können.

Neben den einfachen GPS-Flottenverfolgungssystemen haben Flotten auch begonnen, Fahrzeugvideos zu nutzen, um ihr Flottenmanagement zu verbessern. Durch die Ergänzung ihres GPS-Ortungssystems mit Video können Flotten:

sowohl GPS-Daten als auch Videobestätigungen nutzen, um sicherzustellen, dass Waren geliefert oder Dienstleistungen genau und pünktlich erbracht werden.

Videobeweise für Fahrzeugschäden oder fehlende Ausrüstung zu erhalten

Fahrer und den Ruf des Unternehmens durch Videoaufzeichnungen von Kollisionen schützen

 

– GPS-Kommunikation und Flottenmanagement

Flottenmanager können von der GPS-Technologie profitieren, wenn sie daran arbeiten, ein besseres, effizienteres Unternehmen aufzubauen.

Wie funktioniert ein GPS-Tracker für Unternehmen? Mithilfe der GPS-Ortungstechnologie hilft der Lytx Fleet Tracking Service Flottenmanagern, ihre Firmenfahrzeuge besser zu verwalten.

Dies bedeutet, dass Flottenmanager Folgendes können

eine Warnung erhalten, wenn ein Mitarbeiter von einer bestimmten Route oder einem bestimmten Gebiet abweicht (auch bekannt als Geofencing)

die Einhaltung von Sicherheitsstandards mit Hilfe von Daten zur Fahrzeuggeschwindigkeit

wissen, ob ein Fahrzeug außerhalb der Geschäftszeiten benutzt wird, um das Firmeneigentum zu schützen

Effizientere Routen für Fahrer planen, um den Unternehmensgewinn zu steigern und Kunden besser zu bedienen.

GPS

GPS

Was ist GPS?

Das Global Positioning System (GPS) ist ein US-amerikanisches Dienstprogramm, das den Nutzern Ortungs-, Navigations- und Zeitgebungsdienste (PNT) bietet. Dieses System besteht aus drei Segmenten: dem Weltraumsegment, dem Kontrollsegment und dem Nutzersegment. Die U.S. Space Force entwickelt, unterhält und betreibt das Raumsegment und das Kontrollsegment.

Steht für “Global Positioning System”. GPS ist ein Satellitennavigationssystem, das zur Bestimmung der Bodenposition eines Objekts verwendet wird. Die GPS-Technologie wurde erstmals in den 1960er Jahren vom US-Militär eingesetzt und fand in den folgenden Jahrzehnten auch im zivilen Bereich Verwendung. Heute sind GPS-Empfänger in vielen kommerziellen Produkten enthalten, z. B. in Autos, Smartphones, Sportuhren und GIS-Geräten.

Das GPS-System besteht aus 24 Satelliten, die in einer Höhe von etwa 19 300 Kilometern (12 000 Meilen) über der Erdoberfläche im Weltraum stationiert sind. Sie umkreisen die Erde einmal alle 12 Stunden mit einer extrem hohen Geschwindigkeit von etwa 11.200 Kilometern pro Stunde (7.000 Meilen). Die Satelliten sind gleichmäßig verteilt, so dass vier Satelliten von jedem Punkt der Erde aus in direkter Sichtlinie erreichbar sind.

Jeder GPS-Satellit sendet eine Nachricht, die die aktuelle Position, die Umlaufbahn und die genaue Uhrzeit des Satelliten enthält. Ein GPS-Empfänger kombiniert die Übertragungen von mehreren Satelliten, um seine genaue Position mithilfe eines Triangulationsverfahrens zu berechnen. Drei Satelliten sind erforderlich, um den Standort eines Empfängers zu bestimmen, obwohl eine Verbindung zu vier Satelliten ideal ist, da sie eine höhere Genauigkeit bietet.

Damit ein GPS-Gerät korrekt funktioniert, muss es zunächst eine Verbindung zu der erforderlichen Anzahl von Satelliten herstellen. Dieser Vorgang kann je nach Stärke des Empfängers zwischen einigen Sekunden und einigen Minuten dauern. Das GPS-Gerät eines Autos stellt beispielsweise in der Regel schneller eine GPS-Verbindung her als der Empfänger in einer Uhr oder einem Smartphone. Die meisten GPS-Geräte verwenden auch eine Art von Standort-Caching, um die GPS-Erkennung zu beschleunigen. Indem es seinen vorherigen Standort speichert, kann ein GPS-Gerät schnell feststellen, welche Satelliten bei der nächsten Suche nach einem GPS-Signal zur Verfügung stehen werden.

HINWEIS: Da GPS-Empfänger einen relativ ungehinderten Weg zum Weltraum benötigen, ist die GPS-Technologie nicht ideal für die Verwendung in Innenräumen. Daher verwenden Smartphones, Tablets und andere mobile Geräte oft andere Mittel zur Standortbestimmung, z. B. nahe gelegene Mobilfunkmasten und öffentliche Wi-Fi-Signale. Diese Technologie, die manchmal auch als lokales Positionierungssystem (LPS) bezeichnet wird, wird oft als Ergänzung zu GPS verwendet, wenn keine stabile Satellitenverbindung verfügbar ist.

– GPS-Dienste

GPS-Satelliten bieten Dienste für zivile und militärische Nutzer an. Der zivile Dienst steht allen Nutzern weltweit kontinuierlich und kostenlos zur Verfügung. Der militärische Dienst steht den amerikanischen und verbündeten Streitkräften sowie zugelassenen Regierungsstellen zur Verfügung.

Die Zukunft von GPS

Das Global Positioning System-Programm der Regierung war äußerst erfolgreich, und weitere technologische Verbesserungen sind auf dem Weg. Der Erfolg von GPS kann jedoch auch erklären, warum es in Gefahr ist.

Die meisten Menschen kennen das Global Positioning System (GPS) als ein Mittel, um sich auf Reisen zurechtzufinden, aber seine Wirkung geht weit über die Suche nach der besten Route für den Arbeitsweg hinaus. Die Signale von GPS-Satelliten haben Branchen verändert, die Sie bereits kennen, darunter die Luftfahrt, die Schifffahrt und die Meeresnavigation. Aber diese Signale haben auch Branchen verändert, an die man seltener denkt, wie z. B. die Landwirtschaft, die Fertigung und sogar die Raumfahrt.

Das Einzige, was noch bemerkenswerter ist als die GPS-Technologie, ist ihre Allgegenwärtigkeit. Ein GPS-Empfänger befindet sich in fast jedem Mobiltelefon der Welt. Es gibt GPS-Empfänger in Umweltsensoren, in Pipeline-Steuerungen und natürlich in Autos – sogar in vielen Fahrzeugen ohne Navigationssystem. Die Technologie verbessert alles, von der Landwirtschaft über die Verfolgung von Haien bis hin zu Geocaching-Spielen.

Noch cooler ist, dass GPS noch besser werden soll.

Satellitennavigation – GPS – So funktioniert es

Satellitennavigation – GPS – So funktioniert es

Die Satellitennavigation basiert auf einem weltweiten Netz von Satelliten, die Funksignale aus einer mittleren Erdumlaufbahn senden. Die meisten Nutzer der Satellitennavigation sind mit den 31 Satelliten des Global Positioning System (GPS) vertraut, die von den Vereinigten Staaten entwickelt und betrieben werden. Drei weitere Konstellationen bieten ebenfalls ähnliche Dienste an. Zusammen werden diese Konstellationen und ihre Erweiterungen als Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) bezeichnet. Bei den anderen Konstellationen handelt es sich um GLONASS, das von der Russischen Föderation entwickelt und betrieben wird, Galileo, das von der Europäischen Union entwickelt und betrieben wird, und BeiDou, das von China entwickelt und betrieben wird. Alle Anbieter haben der internationalen Gemeinschaft die kostenlose Nutzung ihrer jeweiligen Systeme angeboten. Alle Anbieter haben Normen und empfohlene Praktiken der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) entwickelt, um die Nutzung dieser Konstellationen in der Luftfahrt zu unterstützen.

er Basis-GPS-Dienst bietet den Nutzern in 95 % der Zeit eine Genauigkeit von etwa 7,0 Metern an jedem Ort auf oder nahe der Erdoberfläche. Um dies zu erreichen, sendet jeder der 31 Satelliten Signale aus, die es den Empfängern ermöglichen, durch eine Kombination der Signale von mindestens vier Satelliten ihren Standort und ihre Zeit zu bestimmen. Die GPS-Satelliten sind mit Atomuhren ausgestattet, die eine äußerst genaue Zeitangabe liefern. Die Zeitinformationen sind in den vom Satelliten ausgestrahlten Codes enthalten, so dass ein Empfänger kontinuierlich den Zeitpunkt der Ausstrahlung des Signals bestimmen kann. Das Signal enthält Daten, anhand derer ein Empfänger die Positionen der Satelliten berechnet und andere Anpassungen vornimmt, die für eine genaue Positionsbestimmung erforderlich sind. Der Empfänger verwendet die Zeitdifferenz zwischen dem Empfangszeitpunkt des Signals und dem Sendezeitpunkt, um die Entfernung bzw. den Bereich zwischen dem Empfänger und dem Satelliten zu berechnen. Dabei muss der Empfänger Ausbreitungsverzögerungen oder Verringerungen der Signalgeschwindigkeit berücksichtigen, die durch die Ionosphäre und die Troposphäre verursacht werden. Mit den Informationen über die Entfernungen zu drei Satelliten und die Position des Satelliten zum Zeitpunkt der Aussendung des Signals kann der Empfänger seine eigene dreidimensionale Position errechnen. Für die Berechnung der Entfernungen aus diesen drei Signalen ist eine mit GPS synchronisierte Atomuhr erforderlich. Durch die Messung von einem vierten Satelliten kann der Empfänger jedoch auf eine Atomuhr verzichten. Somit verwendet der Empfänger vier Satelliten zur Berechnung von Breitengrad, Längengrad, Höhe und Zeit.

– GPS – Wie es funktioniert

eit der Antike blicken die Menschen zum Himmel, um ihren Weg zu finden. Die Seefahrer der Antike nutzten die Sternbilder am Nachthimmel, um herauszufinden, wo sie sich befanden und wohin sie fuhren.

Heute brauchen wir nur noch einen einfachen GPS-Empfänger (kurz für Global Positioning System), um herauszufinden, wo auf der Welt wir uns gerade befinden. Aber wir brauchen immer noch Objekte hoch oben am Himmel, um herauszufinden, wo wir sind und wie wir an andere Orte gelangen.

Anstelle von Sternen verwenden wir Satelliten. Über 30 Navigationssatelliten kreisen hoch über der Erde. Diese Satelliten können uns genau sagen, wo wir sind.

GPS ist ein System. Es setzt sich aus drei Teilen zusammen: Satelliten, Bodenstationen und Empfängern.

Die Satelliten funktionieren wie die Sterne in Sternbildern – wir wissen, wo sie sich zu einem bestimmten Zeitpunkt befinden sollen.

Die Bodenstationen verwenden Radar, um sicherzustellen, dass sie sich tatsächlich dort befinden, wo wir sie vermuten.

Ein Empfänger, wie Sie ihn z. B. in Ihrem Telefon oder im Auto Ihrer Eltern finden, sucht ständig nach einem Signal von diesen Satelliten. Der Empfänger findet heraus, wie weit er von einigen dieser Satelliten entfernt ist.

Sobald der Empfänger die Entfernung zu vier oder mehr Satelliten berechnet hat, weiß er genau, wo Sie sich befinden. Und los geht’s! Aus einer Entfernung von mehreren Kilometern im Weltraum kann Ihre Position auf dem Boden mit unglaublicher Präzision bestimmt werden! In der Regel können sie Ihren Aufenthaltsort bis auf wenige Meter genau bestimmen. Hightech-Empfänger können Ihren Standort sogar bis auf wenige Zentimeter genau bestimmen!

Die alten Seefahrer der Geschichte wären verblüfft über die Geschwindigkeit und Leichtigkeit, mit der man heute seinen Standort bestimmen kann.

– GPS im täglichen Leben

Es gibt eine ganze Reihe wichtiger Dinge, für die GPS eingesetzt wird – aber vielleicht ist nichts wichtiger als die Suche nach dem schnellsten Stück Pizza! Sehen Sie sich unsere unterhaltsame Space Place in a Snap Animation “GPS und die Suche nach Pizza” an, um mehr darüber zu erfahren, wie GPS funktioniert.

Was ist GPS?

Was ist GPS?

Hier erfahren Sie alles, was Sie über GPS wissen müssen und wie es heute eingesetzt wird.

GPS (Global Positioning System) ist ein globales Satellitennavigationssystem, das Ortung, Geschwindigkeit und Zeitsynchronisation ermöglicht.

GPS ist allgegenwärtig. Sie finden GPS-Systeme in Ihrem Auto, Ihrem Smartphone und Ihrer Uhr. GPS hilft Ihnen, Ihr Ziel zu erreichen, von Punkt A nach Punkt B. Was ist GPS? Lesen Sie diesen Artikel, um mehr über die Funktionsweise, die Geschichte und die zukünftigen Fortschritte des Systems zu erfahren.

Was ist GPS und wie funktioniert es?

Das Global Positioning System (GPS) ist ein Navigationssystem, das Satelliten, einen Empfänger und Algorithmen zur Synchronisierung von Orts-, Geschwindigkeits- und Zeitdaten für den Luft-, See- und Landverkehr verwendet.

Das Satellitensystem besteht aus einer Konstellation von 24 Satelliten in sechs erdzentrierten Umlaufbahnen mit jeweils vier Satelliten, die in einer Höhe von 20 000 km (13 000 Meilen) über der Erde kreisen und sich mit einer Geschwindigkeit von 14 000 km/h (8 700 mph) bewegen.

Obwohl wir nur drei Satelliten benötigen, um einen Standort auf der Erdoberfläche zu bestimmen, wird häufig ein vierter Satellit eingesetzt, um die Informationen der anderen drei zu bestätigen. Der vierte Satellit versetzt uns auch in die dritte Dimension und ermöglicht es uns, die Höhe eines Geräts zu berechnen.

Was sind die drei Elemente von GPS?

GPS besteht aus drei verschiedenen Komponenten, den so genannten Segmenten, die zusammenarbeiten, um Standortinformationen zu liefern.

Die drei Segmente von GPS sind:

Weltraum (Satelliten) – Die Satelliten, die die Erde umkreisen und Signale zur geografischen Position und Tageszeit an die Nutzer senden.

Bodenkontrolle – Das Kontrollsegment besteht aus Überwachungsstationen auf der Erde, Hauptkontrollstationen und Bodenantennen. Zu den Kontrolltätigkeiten gehören die Verfolgung und der Betrieb der Satelliten im Weltraum sowie die Überwachung der Übertragungen. Es gibt Überwachungsstationen auf fast allen Kontinenten der Welt, einschließlich Nord- und Südamerika, Afrika, Europa, Asien und Australien.

Nutzergeräte – GPS-Empfänger und -Sender, darunter Geräte wie Uhren, Smartphones und Telematikgeräte.

Wie funktioniert die GPS-Technologie?

GPS funktioniert durch eine Technik namens Trilateration. Die Trilateration wird zur Berechnung von Standort, Geschwindigkeit und Höhe verwendet und sammelt Signale von Satelliten, um Standortinformationen auszugeben. Sie wird oft mit der Triangulation verwechselt, die zur Messung von Winkeln und nicht von Entfernungen verwendet wird.

Satelliten, die die Erde umkreisen, senden Signale, die von einem GPS-Gerät, das sich auf oder nahe der Erdoberfläche befindet, gelesen und interpretiert werden. Um den Standort zu berechnen, muss ein GPS-Gerät die Signale von mindestens vier Satelliten lesen können.

Jeder Satellit des Netzes umkreist die Erde zweimal am Tag, und jeder Satellit sendet ein eindeutiges Signal, Orbitalparameter und die Uhrzeit. Zu einem bestimmten Zeitpunkt kann ein GPS-Gerät die Signale von sechs oder mehr Satelliten empfangen.

Ein einzelner Satellit sendet ein Mikrowellensignal aus, das von einem GPS-Gerät aufgefangen und zur Berechnung der Entfernung zwischen GPS-Gerät und Satellit verwendet wird. Da ein GPS-Gerät nur Informationen über die Entfernung zu einem Satelliten liefert, kann ein einzelner Satellit nicht viele Standortinformationen liefern. Satelliten geben keine Informationen über Winkel ab, so dass der Standort eines GPS-Geräts überall auf der Oberfläche einer Kugel liegen könnte.

Wenn ein Satellit ein Signal sendet, erzeugt er einen Kreis mit einem Radius, der vom GPS-Gerät zum Satelliten gemessen wird.

Wenn wir einen zweiten Satelliten hinzufügen, entsteht ein zweiter Kreis, und der Standort wird auf einen der beiden Punkte eingegrenzt, an denen sich die Kreise schneiden.

Mit einem dritten Satelliten kann der Standort des Geräts endgültig bestimmt werden, da sich das Gerät im Schnittpunkt aller drei Kreise befindet.

Allerdings leben wir in einer dreidimensionalen Welt, was bedeutet, dass jeder Satellit eine Kugel und nicht einen Kreis erzeugt. Der Schnittpunkt von drei Kugeln ergibt zwei Schnittpunkte, also wird der Punkt gewählt, der der Erde am nächsten liegt.

Wenn sich ein Gerät bewegt, ändert sich der Radius (Abstand zum Satelliten). Wenn sich der Radius ändert, werden neue Kugeln erzeugt, die uns eine neue Position liefern. Anhand dieser Daten und der vom Satelliten gelieferten Zeit können wir die Geschwindigkeit bestimmen, die Entfernung zum Zielort berechnen und die voraussichtliche Ankunftszeit ermitteln.

Wozu dient das GPS?

GPS ist ein leistungsstarkes und zuverlässiges Instrument für Unternehmen und Organisationen in vielen verschiedenen Branchen. Vermessungsingenieure, Wissenschaftler, Piloten, Schiffskapitäne, Rettungskräfte und Arbeiter im Bergbau und in der Landwirtschaft sind nur einige der Menschen, die GPS täglich für ihre Arbeit nutzen. Sie nutzen GPS-Informationen für die Erstellung genauer Vermessungen und Karten, für präzise Zeitmessungen, für die Verfolgung von Positionen und Standorten und für die Navigation. GPS funktioniert zu jeder Zeit und unter fast allen Wetterbedingungen.

GPS

GPS

Wie GPS funktioniert

GPS ist so allgegenwärtig, weil das Konzept so einfach ist. Jeder GPS-Satellit ist im Wesentlichen eine extrem genaue Uhr, die die genaue Zeit an ihrem Standort überträgt. Die Satelliten geben auch die Position aller anderen GPS-Satelliten in der Umlaufbahn an. Sobald der GPS-Empfänger den Standort des Satelliten und die Uhrzeit kennt, kann er die genaue Entfernung zum Satelliten ermitteln. Wenn ein Empfänger die Zeit von mindestens drei Satelliten vergleichen kann, ist er in der Lage, seine eigene Position auf der Erdoberfläche zu bestimmen.

Je mehr Satelliten, desto besser die Genauigkeit. Wenn mindestens vier Satelliten zur Verfügung stehen, kann der GPS-Empfänger seine eigene Höhe über der Erdoberfläche bestimmen. Dazu vergleicht er die Zeiten, zu denen das Zeitsignal die einzelnen Satelliten verlassen hat, und kann anhand dieser Zeiten die Entfernung bestimmen, da sich die Signale mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.Die derzeitige GPS-Technologie kann Standorte mit einer Genauigkeit von etwa einem Meter bestimmen. Die Genauigkeit wird durch Schwankungen der Lichtgeschwindigkeit aufgrund von Veränderungen der Luftdichte und durch Interferenzen mit der Ionosphäre der Erde begrenzt.

Diese Einschränkungen werden sich ändern, wenn eine neue Runde von GPS-Satelliten, bekannt als GPS III, ihren Platz in der GPS-Konstellation einnehmen wird.

– Auf, auf und davon

Die neuen GPS-Satelliten haben gerade erst begonnen, ihre Plätze einzunehmen. Der erste Start erfolgte als Nutzlast an Bord einer SpaceX Falcon 9-Rakete am 23. Dezember 2018. Die GPS-III-Satelliten werden noch bis etwa 2025 gestartet werden.

Die neuen GPS-Satelliten können aufgrund neuer Atomuhren an Bord jedes Satelliten eine bessere Positionsgenauigkeit bieten. Da sie über eine höhere Sendeleistung verfügen, ist der GPS-Empfang zuverlässiger, selbst in Gebäuden und in dicht besiedelten Gebieten. Darüber hinaus sind die Signale resistenter gegen Störungen. Zu den weiteren Verbesserungen gehören die ersten Anpassungen, die den Einsatz von GPS in der Weltraumnavigation verbessern.

Ja, Weltraumnavigation.

– Fallbeispiel Weltraum

GPS wurde zwar für die terrestrische Navigation entwickelt, aber es hat sich herausgestellt, dass dieselben GPS-Signale auch von Raumfahrzeugen genutzt werden können, die sich auf dem Mond und auf dem frühen Transit zum und vom Mars befinden.

Während die GPS-Signale direkt auf die Erde gestrahlt werden, entweichen einige dieser Funksignale in den Weltraum. “Wir leben von den Überbleibseln”, sagt Frank Bauer, pensionierter Abteilungsleiter für Weltraumnavigation bei der NASA. “Wir leben von den Überläufen des Hauptstrahls und den Nebenkeulen.” Bauer arbeitet noch immer als Berater für die NASA.

Bauers Team hat herausgefunden, wie man diese “Überbleibsel” nutzen kann. “Wir haben einen speziellen GPS-Empfänger entwickelt”, sagt Bauer und erklärt, dass ein Standard-GPS-Empfänger im Weltraum nicht funktionieren würde. Die NASA verwendet GPS im Weltraum derzeit für die Steuerung des Andockens von Nutzlasten für die Internationale Raumstation, für die genaue Positionierung der GOES-Wettersatelliten sowie für eine Reihe von wissenschaftlichen Satelliten.

“Die NASA hat bereits bewiesen, dass man GPS auf halbem Weg zum Mond einsetzen kann”, sagt Bauer und fügt hinzu, dass die NASA bereits an Empfängern und Antennen für den Einsatz auf und um den Mond arbeitet. “Wir arbeiten mit den Leuten vom Johnson Space Center an Möglichkeiten für das Lunar Gateway”, fügt er hinzu.

Die NASA arbeitet auch an der internationalen Kompatibilität von Ortungssatelliten. Durch ein Komitee der Vereinten Nationen wurden gemeinsame Definitionen für Signale von Positionierungssatelliten aus den USA, Europa, Russland, China, Japan und Indien entwickelt. “Wir versuchen, sie alle für den Einsatz im Weltraum interoperabel zu machen”, sagt Bauer.

Sobald die Interoperabilität erreicht ist, werden die Empfänger tatsächlich Zugang zu allen Ortungssatelliten haben, was wiederum zu einer höheren Genauigkeit führen wird. Das Ergebnis: Wo früher eine Genauigkeit von einem Meter möglich war, wird es jetzt weniger als das sein. Sie könnten Ihre Position bis auf wenige Zentimeter genau kennen.

Darüber hinaus werden die neuen Signale der GPS-III-Satelliten für mehr Genauigkeit sorgen, indem sie den Nutzern mehr Positionssignale und Signale mit höherer Genauigkeit zur Verfügung stellen.

– GPS in Gefahr

Doch bevor dies geschehen kann, muss ein neues Bodenkontrollsystem namens OCX voll einsatzfähig sein, und das wird nicht vor irgendwann im Jahr 2021 der Fall sein.

Verzögerungen beim Betriebskontrollsystem sind nur eines der vielen Risiken, die das Versprechen des GPS gefährden. Es besteht auch die Möglichkeit, dass GPS durch Cyberangriffe, ausländische Regierungen oder sogar durch bürokratische Querelen außer Betrieb gesetzt wird.

“Akquisitionen neigen dazu, ziemlich unruhig zu sein”, sagt Cristina Chaplain, Direktorin für Vertragsabschlüsse und nationale Sicherheitsakquisitionen beim U.S. Government Accountability Office. Chaplain beaufsichtigt das GPS-Programm für den US-Kongress. Es gibt Managementprobleme und Verzögerungen bei der Herstellung der Satelliten, sagt sie. Außerdem muss die US-Luftwaffe in der Lage sein, eine Mindestanzahl von Satelliten zu unterhalten, und sich bei der Planung von Anschaffungen darauf verlassen, dass die Satelliten ihre Lebensdauer überdauern.

Aber es gibt auch noch einen zweiten Bereich, der Anlass zur Sorge gibt. “Der zweite Bereich ist, dass der Weltraum zu einem gefährlichen Ort wird”, sagt Chaplain. Andere Länder könnten versuchen, GPS-Satelliten zu beschädigen oder zu zerstören. Sowohl Indien als auch China haben bereits bewiesen, dass sie in der Lage sind, Satelliten in der Umlaufbahn auszuschalten, sagt sie.

Eine noch unmittelbarere Bedrohung ist jedoch das Stören von GPS-Signalen, wofür kein Angriff durch eine andere Regierung erforderlich ist, so Chaplain. Tatsächlich wurden kürzlich Flüge am Flughafen Newark unterbrochen, als Lastwagenfahrer auf dem New Jersey Turnpike handelsübliche GPS-Störsender einsetzten, um die GPS-Empfänger zu verwirren, mit denen sie ihre Fahrzeuge verfolgen.

Chaplain sagt, dass die Antistörungsfunktionen der GPS-III-Satelliten dem Militär zur Verfügung stehen werden, sobald das OCX-Bodenkontrollsystem betriebsbereit ist. Sie geht jedoch davon aus, dass es noch ein Jahrzehnt dauern wird, bis dies Realität wird, da die entsprechenden Empfänger noch auf Hunderten von Waffenplattformen installiert werden müssen. “Es gibt noch andere Dinge, die man im Weltraum einsetzen kann und die die Daten oder die Satelliten stören”, sagt Chaplain. “Es ist eine ernstzunehmende Bedrohung für das Verteidigungsministerium, um daran zu arbeiten.” (Anmerkung: Der Entstörungsmechanismus ist für militärische Zwecke bestimmt).

GPS-Glossar

Verdünnung der Präzision

Der multiplikative Faktor, der den Entfernungsfehler modifiziert. Er wird ausschließlich durch die Geometrie zwischen dem Nutzer und seinem Satellitensatz verursacht; bekannt als DOP oder GDOP.

Dithering

Die Einführung von digitalem Rauschen. Mit diesem Verfahren fügt das Verteidigungsministerium (Department of Defense, DoD) den GPS-Signalen Ungenauigkeiten hinzu, um eine selektive Verfügbarkeit zu erreichen.

Dongle

Ein Sicherheitsgerät, das in den 25-poligen Anschluss auf der Rückseite des Laptops passt. Kein GPS-Begriff, aber Sie müssen ihn kennen, um die Software PFinder und Community Base Station zu verwenden.

Elevationsmaske

siehe Satelliten-Höhenmaske.

Emphemris

Die Vorhersagen der aktuellen Satellitenposition, die in der Datennachricht an den Nutzer übermittelt werden.

Schnell schaltender Kanal

Ein einzelner Kanal, der schnell eine Reihe von Satellitenbereichen abtastet. “Schnell” bedeutet, dass die Umschaltzeit ausreichend kurz ist (2 bis 5 Millisekunden), um die Datennachricht wiederherzustellen.

Merkmal

Jedes Element, über das Sie Positionsinformationen wünschen. Ihr Datenwörterbuch beschreibt die Merkmale, die Sie erfassen möchten. Ein Merkmal kann ein einzelner Punkt, eine Linie oder ein Gebiet sein.

Geodätische Vermessungen

Globale Vermessungen, die zur Erstellung von Kontrollnetzen (bestehend aus Referenz- oder Kontrollpunkten) als Grundlage für eine genaue Landkartierung durchgeführt werden.

Geometrische Verdünnung der Genauigkeit

Siehe Verdünnung der Genauigkeit.

Globales Navigationssatellitensystem (GLONASS)

Dies ist das russische Gegenstück zu GPS. GLONASS bietet eine weltweite Abdeckung, seine Genauigkeit ist jedoch für die nördlichen Breitengrade optimiert und wird als identisch mit der von GPS SPS beschrieben.

Ionosphärische Brechung

Die Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Signals beim Durchgang durch die Ionosphäre.

Mehrwegfehler

Fehler, die durch die Interferenz eines Signals verursacht werden, das die Empfängerantenne über zwei oder mehr verschiedene Pfade erreicht hat. Dies wird in der Regel dadurch verursacht, dass ein Pfad gestört oder reflektiert wird.

Mehrkanaliger Empfänger

Ein GPS-Empfänger, der gleichzeitig mehr als ein Satellitensignal verfolgen kann.

Multiplexing-Kanal

Ein Kanal eines GPS-Empfängers, der durch eine Reihe von Satellitensignalen sequenziert werden kann.

NAVSTAR

Die Bezeichnung für GPS-Satelliten. NAVSTAR ist ein Akronym für NAVigation Satellite Timing and Ranging.

NAD 27

Nordamerikanisches Datum von 1927. Älteres und veraltetes horizontales Datum für Nordamerika. NAD 27 beruht auf einer frühen Annäherung an die Form der Erde, bekannt als Clarke Spheriod von 1866, die nur für die Form der angrenzenden Vereinigten Staaten konzipiert wurde und ein bestimmtes Koordinatenpaar der Erdoberfläche als Referenzpunkt verwendet.

NAD 83

Nordamerikanisches Datum von 1983. Offizielles horizontales Datum für Nordamerika. NAD 83 basiert auf dem genaueren Geodätischen Referenzsystem von 1980 (GRS 80).

NAVD 88

Nordamerikanisches vertikales Datum von 1988. Das National Geodetic Survey (NGS) bemüht sich derzeit um eine Neujustierung des Nordamerikanischen Vertikalen Datums. Die NAVD 88-Neujustierung wird Verzerrungen des kontinentweiten vertikalen geodätischen (Höhen-)Referenzsystems beseitigen.

P-Code

Der Precise oder Protected Code. Eine sehr lange Sequenz von pseudozufälligen binären Biphasenmodulationen auf dem GPS-Träger mit einer Chiprate von 10,23 MHz, die sich etwa alle 267 Tage wiederholt. Jedes einwöchige Segment dieses Codes ist nur für einen GPS-Satelliten bestimmt und wird jede Woche neu eingestellt.

Punktortung

Siehe Absolute Positionierung.

Standort

Der Breitengrad, Längengrad und die Höhe eines Punktes. Eine Position wird oft mit einer Fehlerabschätzung versehen.

PDOP

Prozentuale Verdünnung der Position. Ein Maß für die geometrische Stärke der GPS-Satellitenkonfiguration. Die Höhe des Fehlers in Ihrer Position. Ein PDOP-Wert von weniger als 4 ergibt die beste Genauigkeit (unter 1 Meter). Ein Wert zwischen 4 und 8 ergibt eine akzeptable Genauigkeit. Größer als 8 ergibt eine schlechte Genauigkeit.

PDOP-Maske

Die Obergrenze für die PDOP, für die Sie Daten sammeln möchten. Wenn der PDOP-Wert die PDOP-Maske überschreitet, werden keine GPS-Daten mehr erfasst (bis der PDOP-Wert wieder sinkt). Der Standardwert ist 6.

Nachbearbeitetes Differential-GPS

Bei post-processed differential GPS besteht zwischen dem Basis- und dem Rover-Empfänger keine aktive Datenverbindung. Stattdessen zeichnet jeder die Satellitenbeobachtungen auf, die zu einem späteren Zeitpunkt eine differentielle Korrektur ermöglichen. Die Software für die Differenzialkorrektur wird verwendet, um die von diesen Empfängern erfassten Daten zu kombinieren und zu verarbeiten.

Präziser Positionierungsdienst (PPS)

Die genaueste dynamische Positionsbestimmung, die mit GPS möglich ist und auf dem Zweifrequenz-P-Code basiert.

Proportionaler Fehler

Ein Mittel zur Angabe der Positionsgenauigkeit, ausgedrückt als Positionsfehler geteilt durch den Abstand zum Ursprung des verwendeten Koordinatensystems, angegeben in Teilen pro Million (ppm).

Pseudo-Lite

Ein bodengestützter Differential-GPS-Empfänger, der ein Signal sendet, das dem eines echten GPS-Satelliten gleicht, und für die Entfernungsmessung verwendet werden kann.

Pseudozufallsrauschen (PRN-Code)

Ein Signal mit zufallsbedingten, rauschähnlichen Eigenschaften. Es handelt sich um ein sehr kompliziertes, aber wiederholtes Muster von 1en und 0en.

Pseudo-Entfernung

Eine Entfernungsmessung, die auf der Korrelation eines von einem Satelliten gesendeten Codes und dem Referenzcode des lokalen Empfängers beruht, der nicht um Fehler bei der Synchronisation zwischen der Uhr des Senders und der Uhr des Empfängers korrigiert wurde.

Entfernung

Ein fester Abstand zwischen zwei Punkten, z. B. zwischen einem Start- und einem End-Wegpunkt oder einem Satelliten und einem GPS-Empfänger.

Differential-GPS in Echtzeit

Eine Basisstation, die bei jeder neuen GPS-Beobachtung Korrekturen berechnet, formatiert und normalerweise über eine Datenverbindung (z. B. UKW-Funk oder Mobiltelefon) überträgt. Die umherziehende Einheit benötigt eine Art von Datenverbindungs-Empfangsgerät, um die übertragenen GPS-Korrekturen zu empfangen und sie in den GPS-Empfänger zu übertragen, damit sie auf die aktuellen Beobachtungen angewendet werden können.

Relative Positionsbestimmung

Die Bestimmung der relativen Position zwischen zwei oder mehr Empfängern, die gleichzeitig dieselben GPS-Signale verfolgen.

RINEX

Receiver INdependent EXchange Format. Eine Reihe von Standarddefinitionen und -formaten zur Förderung des freien Austauschs von GPS-Daten und zur Erleichterung der Nutzung von Daten von jedem GPS-Empfänger mit jedem Softwarepaket. Das Format enthält Definitionen für drei grundlegende GOS-Observablen: Zeit, Phase und Entfernung.

Rover

Ein mobiler GPS-Empfänger, der während eines Feldeinsatzes Daten sammelt. Die Position des Empfängers kann relativ zu einem anderen, stationären GPS-Empfänger berechnet werden.

GPS-Glossar

GPS-Glossar

Die folgenden Glossareinträge stammen aus der EPA Veröffentlichung GIS Technical Memorandum 3: Global Positioning Systems Technology and its Applications in Environmental Programs (EPA/600/R-92/036, Februar 1992), GPS: A Guide to the Next Utility von Jeff Hurn (1989) und von Mitarbeitern des CGRER.

– Absolute Positionierung

Positionierungsmodus, bei dem eine Position in Bezug auf ein genau definiertes Koordinatensystem identifiziert wird, üblicherweise ein geozentrisches System (d. h. ein System, dessen Ursprungspunkt mit dem Massenzentrum der Erde übereinstimmt).

– Almanach

Eine Datendatei, die Bahninformationen zu allen Satelliten, Uhrenkorrekturen und atmosphärische Verzögerungsparameter enthält. Er wird von einem GPS-Satelliten an einen GPS-Empfänger übertragen, wo er eine schnelle Erfassung des Satellitenfahrzeugs durch GPS-Empfänger ermöglicht.

– Überall fix

Die Fähigkeit eines Empfängers, Positionsberechnungen zu starten, ohne dass ein ungefährer Standort und eine ungefähre Zeit angegeben werden.

– Attribut

Ein Wert, der ein Merkmal beschreibt. Features können null bis viele Attribute haben. Die Attribute für Merkmale werden im Datenwörterbuch beschrieben. Die Werte für die Attribute werden bei der Erfassung der Daten eingegeben. Ein Beispiel für ein Attribut wäre der Name eines Gebäudes oder die Höhe eines Baumes.

– Verfügbarkeit

Die Anzahl der Stunden pro Tag, in denen ein bestimmter Standort über genügend Satelliten verfügt (über dem angegebenen Höhenwinkel und unter dem angegebenen PDOP-Wert), um eine GPS-Positionsbestimmung vorzunehmen.

Basislinie

Eine Basislinie besteht aus einem Paar von Stationen, für die gleichzeitig GPS-Daten gesammelt wurden.

– Basisstation

Wird auch als Referenzstation bezeichnet. Ein Empfänger, der an einem bekannten Ort aufgestellt wird, um Daten für die differentielle Korrektur von Rover-Dateien zu sammeln. Die Basisstation berechnet den Fehler für jeden Satelliten und verbessert durch die differentielle Korrektur die Genauigkeit der GPS-Positionen, die von einem Rover-GPS-Empfänger an unbekannten Orten erfasst wurden.

Datei der Basisstation

Die von der Basisstation erstellte Datendatei. Basisstationsdateien folgen einem Namensschema: A7-Monat-Tag-Stunde.SSF, z. B. A7110413.SSF für eine Datei, die am 4. November zur Stunde 13:00 (GMT) erstellt wurde. Die Basisstation schreibt jedes Mal eine neue Datei, wenn sich die Uhrzeit ändert. Liegt ein Fehler in einer Datei vor oder hat die Station einen Fehler beim Schreiben der Datei, hat die neue Datei für diese Stunde die Erweiterung .001.

C/A-Code

Der Standard-GPS-Code (Course/Acquisition); auch bekannt als “ziviler Code” oder S-Code.

– Träger

Eine Funkwelle mit mindestens einem Merkmal (z. B. Frequenz, Amplitude, Phase), die durch Modulation von einem bekannten Referenzwert abweicht.

Trägergestützte Verfolgung

Eine Signalverarbeitungsstrategie, die das GPS-Trägersignal nutzt, um eine exakte Verfolgung des Pseudozufallscodes zu erreichen. Sie ist genauer als der Standardansatz.

Trägerüberlagerungsphase

Die Phase des Signals, die verbleibt, wenn das ankommende dopplerverschobene Satellitenträgersignal mit der vom Empfänger erzeugten nominell konstanten Referenzfrequenz geschlagen wird (das Differenzfrequenzsignal wird erzeugt).

Trägerfrequenz

Die Frequenz des unmodulierten Grundwellenausgangs eines Radiotransistors.

– Kanal

Ein Kanal eines GPS-Empfängers besteht aus der Funkfrequenz, den Schaltkreisen und der Software, die zur Abstimmung des Signals eines GPS-Satelliten erforderlich sind.

– Vorspannung der Uhr

Die Differenz zwischen der angezeigten Zeit der Uhr und der wahren Weltzeit.

– Code-Phasen-GPS

GPS-Messungen, die auf dem C/A-Code basieren.

– Konstante Abweichung

In manchen Fällen ist es nicht möglich, GPS-Signale zu empfangen, während Sie ein gewünschtes Merkmal kartieren. Es kann ein konstanter Offset konfiguriert werden, der es Ihnen ermöglicht, sich in einem gewissen Abstand zum Objekt zu befinden und dennoch die Position des Objekts aufzuzeichnen.

– Konstellation

Bezieht sich entweder auf die spezifische Gruppe von Satelliten, die für die Berechnung von Positionen verwendet werden, oder auf alle Satelliten, die für einen GPS-Empfänger zu einem bestimmten Zeitpunkt sichtbar sind.

– Kontrollsegment

Ein weltweites Netz von GPS-Überwachungs- und Kontrollstationen, die die Genauigkeit der Satellitenpositionen und ihrer Uhren sicherstellen.

– Koordinatensystem

Welches Kartierungssystem zur Darstellung von Positionen verwendet wird. Einige Beispiele sind Breitengrad/Längengrad und Staatsebene. Der Datenlogger verwendet standardmäßig Breitengrad/Längengrad. Sie können Ihre Daten mit PFinder in das gewünschte Koordinatensystem umwandeln.

– Zyklusschlupf

Eine Diskontinuität einer größeren Anzahl von Zyklen in der gemessenen Trägerüberlagerungsphase, die durch einen vorübergehenden Verlust der Verriegelung in der Trägerverfolgungsschleife eines GPS-Empfängers entsteht.

– Datenwörterbuch

Definiert die Felder, die Sie während der Datenerfassung mit dem GPS-Gerät ausfüllen werden. Dies ist vergleichbar mit der Beschreibung der Felder in einem Datensatz für ein Datenbankprogramm.

– Datenlogger

Auch Datenrekorder genannt. Ein tragbarer, leichter Dateneingabecomputer. Er kann verwendet werden, um zusätzliche Daten zu speichern, die mit einem GPS-Empfänger erfasst wurden.

– Daten-Nachricht

Eine 1500-Bit-Nachricht, die im GPS-Signal enthalten ist und den Standort des Satelliten, Uhrenkorrekturen und den Zustand des Satelliten meldet.

– Datum

Der technologische Wandel hat im Laufe der Zeit zu unterschiedlichen Werten für dieselben geografischen Punkte geführt. Das Datum bezieht sich auf den Standard, den Sie für bekannte Punkte verwenden. Wenn Sie Ihre gesammelten Daten mit bereits vorhandenen Daten verwenden wollen, müssen Sie das Datum und die Koordinatensysteme aufeinander abstimmen. Einige Beispiele für Bezugssysteme sind NAD-27 und WGS-84 (North American Datum 1927, World Geodetic System 1984).

– Differentialkorrektur

Gleichzeitige Verwendung von GPS-Positionen, die von einer Basisstation (an einer bekannten Position) erfasst wurden, oder von RTCM-Übertragungen, um die Genauigkeit der Positionsdaten zu erhöhen.