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Matthias Irle
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Grundlagen der GPS-Technik

Für alle, denen das Thema GPS noch nicht vertraut ist, soll an dieser Stelle eine kurze Einführung gegeben werden.

:: Was ist GPS?

NAVIaktiv

GPS steht für Global Positioning System, ein vom amerikanischen Militär entwickeltes System, welches eine weltweite Positionsbestimmung auf Grundlage von Satellitensignalen ermöglicht.
Die GPS-Satelliten senden dazu Signale, aus denen die GPS-Empfänger ihre aktuelle Position errechnen können.
Die zivile Nutzung dieses System ist kostenlos möglich! Die einzige Einschränkung besteht darin, dass nach wie vor das amerikanische Verteidigungsministerium die Kontrolle über das System hat und es jederzeit (z.B. im Kriegsfall oder beim Besuch des amerikanischen Präsidenten in einem anderen Land) das Signal verfälschen oder komplett ausschalten kann. Jeder Anwender sollte diesen Aspekt bei seinen Aktivitäten berücksichtigen!

:: Wie funktioniert GPS?

Die Positionsbestimmung eines GPS-Gerätes basiert auf der Laufzeitberechnung der empfangenen Satellitensignale. Jeder GPS-Satellit sendet ein permanentes Signal aus, welches u.a. Informationen zur aktuellen Position des Satelliten und der Uhrzeit enthält, zu der das Signal ausgesendet wurde.
Aus der Zeitdifferenz zwischen Sende- und Empfangszeitpunkt kann der Empfänger die Entfernung zum Satelliten berechnen.
 
Stellt man sich dies nun einmal bildlich vor, ergibt sich folgendes Szenario: Mit einem Satellitensignal "weiß" der Empfänger, dass er sich in einer bestimmten Entfernung zum Satelliten befindet. Er muss folglich auf der Oberfläche einer (gedanklichen) Kugel sein, deren Zentrum der Satellit ist. Mit einem zweiten Satellitensignal schränkt sich die mögliche Position weiter ein: der Empfänger muss sowohl auf der Kugel um den ersten als auch auf einer Kugel um den zweiten Satelliten sein: die Schnittmenge zweier Kugeloberflächen ergibt einen Kreis.
Kommt ein drittes Satellitensignal (mit einer dritten Kugel) hinzu, reduziert sich die Möglichkeit der eigenen Position auf zwei Punkte. Und mit einem vierten Satelliten kann letztendlich jeglicher Zweifel ausgeschlossen werden: die Position (im dreidimensionalen Raum) kann genau bestimmt werden.
 
Jeder, der ein GPS-Gerät besitzt, wird jetzt sagen: "Ich habe aber auch schon mit weniger Satelliten eine Position von meinem GPS-Gerät erhalten!" Das stimmt auch. Allerdings benötigt der Empfänger für die erste Positionsermittlung diese vier Satelliten. Anschließend kann er zeitweise auch mit weniger Signalen klar kommen, da der Empfänger davon ausgeht, dass man sich nicht im Zickzackflug quer über unseren Planeten bewegt.

:: Die Grenzen der Technik.

Wie jede andere Technik hat auch die GPS-Technik ihre Grenzen. Es ist auf keinen Fall so, dass man zu jeder Zeit an jedem Ort auf der Welt eine einwandfreie Positionsbestimmung durchführen kann. Slogans wie "Nie wieder verlaufen!" oder "Sicher auf unbekannten Wegen dank GPS" täuschen hier eine etwas einfache Sichtweise vor. Man sollte sich die Grenzen Technik bewusst machen, um sie vernünftig und sicher einsetzen zu können.
 
An erster Stelle muss dabei das Problem der Abschattung genannt werden. Die Signale der GPS-Satelliten sind nur bedingt in der Lage, dichte Materie zu durchdringen. Im Gegensatz zu einem Mobiltelefon, welches bekanntlich auch in geschlossenen Räumen einsatzfähig ist, wird ein GPS-Empfänger im Inneren eines Hauses keine Position ermitteln können.
Voraussetzung für einen optimalen Empfang ist in der Regel eine "freie Himmelssicht". Je weniger Hindernisse sich zwischen den Satelliten und dem Empfänger befinden, desto besser ist die Positionsermittlung. Je "dichter" die Hindernisse sind, desto stärker werden die Signale gestört bzw. abgehalten. diese Hindernisse können Berge, Häuser, ein dichtes Blätterdach von Bäumen oder auch der Körper desjenigen sein, der das GPS-Gerät bedient.
Die neueren Empfänger sind oftmals in der Lage, auch schwächere bzw. reflektierte Signale zu verarbeiten. Damit erhält man auch unter schwierigeren Bedingungen noch eine Positionsanzeige auf dem Display. Auch wenn diese höhere Empfindlichkeit zumindest im Grenzbereich oftmals zu Lasten der Genauigkeit geht, ist eine etwas ungenaue Position einer völligen Ahnungslosigkeit in den meisten Fällen durchaus vorzuziehen.
 
Eine weitere Tatsache, die sich jeder Nutzer der GPS-Technik bewusst machen sollte, ist, dass nach wie vor das amerikanische Verteidigungsministerium Betreiber der GPS-Systems ist. Seitens der Nutzer besteht kein Anspruch auf die Verfügbarkeit des Systems, und bei Bedarf kann das GPS-Signal ausgeschaltet oder stark verfälscht werden, so dass eine sinnvolle Verwendung unmöglich ist. Allerdings ist nicht davon auszugehen, dass sich der "große Bruder" ohne triftigen Grund zu solch einer Maßnahme hinreißen lassen wird.
 
Und, wie bei jeder anderen Technik auch: man sollte immer bedenken, dass der GPS-Empfänger von jetzt auf gleich seinen Dienst quittieren kann. Ein Sturz aus zu großer Höhe, ein technischer Defekt oder schlichtweg die leere Batterie kann dazu führen, dass der GPS-Empfänger plötzlich nicht mehr als ein völlig überteuerter Ballast ist.

:: Die klassische Anwendungsgebiete

Trotz den oben genannten Einschränkungen ist die Verwendung der GPS-Technik in vielen Bereichen mittlerweile weit verbreitet. In der Regel lässt sich mit Hilfe eines GPS-Empfängers die eigene Position auf wenige Meter genau ermitteln. In Verbindung mit einer handvoll zusätzlicher Technik in Form eines modernen GPS-Empfängers lässt sich die GPS-Technik bei allen Aktivitäten nutzen, bei deren Ausübung eine räumliche Orientierung gefragt ist. Die klassischen Anwendungsgebiete sind der Wassersport, das Mountainbiken, Fahrradfahren oder Wandern.

NAVIaktiv ist Ihr kompetenter Partner und Dienstleister in allen Bereichen der touristischen GPS-Nutzung. Bei uns erhalten Sie die aktuellen GPS-Geräte des Marktführers Garmin und umfassende Service-Leistungen - von der Planung bis zur Umsetzung auch komplexer GPS-Projekte