Was ist GPS
Aus Geocaching-Spiel
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[Bearbeiten] Was ist GPS
- Das Globale Positionierungs System besteht aus 24 Satelliten, die sich in 6 verschiedenen Umlaufbahnen um die Erde bewegen.
- Die Umlaufbahnen haben eine Neigung von 55° gegenüber der Äquatorebene.
- In einer Höhe von 20.000 km umlaufen die GPS Satelliten die Erde einmal in 12 Stunden.
- Seit 1973 wird das GPS vom U.S. Verteidigungministerium betrieben.
[Bearbeiten] Wie funktioniert GPS?
- Die GPS Satelliten senden einzigartige und vorhersagbare Signale aus.
- Der Betreiber des Systems speist den GPS Satelliten ihre voraussichtlichen Positionen (Ephemeriden) ein und kontrolliert die GPS Zeit.
- Der GPS-Empfänger errechnet aus der mitgesendeten Zeit (jeder Satellit verfügt über eine Atomzeituhr) und der vergangenen Zeit die Distanz zum Satelliten aus (Entfernung = Zeitdifferenz x Lichtgeschwindigkeit).
- Ab mindestens 4 Satelliten kann er eine exakte Position bestimmen, mit steigender Zahl der Satelliten steigt die Genauigkeit bis auf 3-4m.
[Bearbeiten] Koordinaten
- Die Koordinaten auf den Gc-Portalen sind Winkel-Angaben in Grad
- Stell dir vor, im Erdmittelpunkt ist ein Zeiger befestigt, der - je nachdem wie man ihn bewegt - auf jeden beliebigen Punkt auf der Eroberfläche zeigen kann.
- Dann lässt sich dieser Ort durch die Stellung des Zeigers mit zwei Winkeln beschreiben: Einem Neigungswinkel und einem Umfangswinkel.
- Der Neigungswinkel kann von +90° (Nordpol) über 0° - das ist die Äquatorallinie - bis -90° (Südpol) gehen. Diesen Neigungswinkel nennt man Breitengrad. Bei Koordinatenangaben wird das Plus-Zeichen üblicherweise durch das Voranstellen eines 'N' für die Nordhalbkugel und das Minus durch ein 'S' für die Südhalbkugel ersetzt.
[Bearbeiten] Fehlerquellen im GPS
- Die Hauptfehlerquelle beim GPS war die absichtliche Verschlechterung der Ephemeriden durch den Betreiber des Systems (Selective Availability wurde am 01.05.00 deaktiviert). Die volle Systemgenauigkeit war nur wenigen authorisierten Nutzern zugänglich.
- Die Atomuhren der Satelliten und die Quarzuhr des Empfängers laufen nicht synchron. Die gemessenen Entfernungen werden deshalb als Pseudoentfernungen bezeichnet.
- Die Mehrwegeausbreitung (Multipath) verschlechtert die Positionsgenauigkeit wenn Teile der Satellitensignale vom Boden, Gebäuden oder anderen Objekten reflektiert werden, bevor sie die Antenne erreichen.
- Die Satellitengeometrie wird durch den PDOP-Wert beschrieben. Eine ungünstige Verteilung der Satelliten am Horizont ist ebenfalls eine Fehlerquelle.
- Die atmosphärische Refraktion in der Ionosphäre und Troposphäre beeinflußt die Geschwindigkeit und Richtung des GPS-Signals.
[Bearbeiten] Konsequenzen für Geocacher
- Die GPS-Empfänger bestimmen laufend (sofern genügend Satelliten genügend stark empfangen werden) ihre Position. Sie bestimmen nur ihre Position, also nicht die Richtung, in die sie gehalten werden! Diese Information wird dennoch angezeigt. Verlassen darf man sich auf die Information aber nur bei gutem Empfang und wenn man sich genüend schnell und kontinuierlich in eine bestimmte Richtung bewegt!
- Signal-Qualität ist schwankend, bei dichtem Wald, zwischen hohen Häusern usw. kann Signal schlecht bis falsch sein.
- GPS-System gehört dem US-Militär, das gegenüber der Zivilbevölkerung keine Verpflichtung eingegangen ist. Spielt USA wiedermal Krieg, schalten sie GPS für den zivilen Verkehr ab, um "Feinde" zu benachteiligen - und für uns gibt es kein Geocaching :-(
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