GPS für Biker

Von Thomas Froitzheim

Perfekte Planung durch intelligente Technik! Vom Profi bis zum Freizeitsportler setzen immer mehr Radfahrer auf GPS-Geräte. Eine aktuelle Marktübersicht liefert dieses Buch: Welche Geräte eignen sich für Mountainbiker, Touren- oder Rennradler? Welche digitalen Karten bieten die meisten Möglichkeiten? Auf welchen Portalen gibt es die besten Touren? Ein Fundus der Extraklasse, bei dem keine Fragen offen bleiben!

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Bruckmann Verlag
• Erscheinungsdatum: 14. Jan. 2020
• ISBN: 9783734317804

Buchvorschau

GPS-Gerät.

EINLEITUNG

Schnell loslegen – die ersten GPS-Erfahrungen

Nach einigen Beratungen, dem Studium zahlreicher Internetseiten und dem Rat guter Freunde haben Sie nun Ihr neues GPS-Gerät gekauft und wollen loslegen. Für die Ungeduldigen, die nicht das ganze Buch und auch nicht die Betriebsanleitung des GPS-Geräts durchlesen wollen, möchten wir die ersten Schritte dazu etwas erleichtern.

Die guten Nachrichten: Eigentlich können Sie nichts falsch machen und auch sämtliche Funktionen nach Herzenslust ausprobieren, denn die GPS-Geräte sind ziemlich robust. Sowohl Software als auch Geräte halten einem (Ab-)Sturz durchaus stand. Und: Sie müssen sich nirgendwo registrieren oder freischalten lassen, es reicht der freie Blick zum Himmel, um den GPS-Empfang aktivieren zu können.

Die schlechte Nachricht: Auch die Einsteigergeräte bieten eine immense Anzahl von Anzeigen und Bedienungsmöglichkeiten. Lassen Sie sich nicht frustrieren, sondern nehmen Sie sich Zeit. Nach einem Tag werden Sie schwerlich alle Funktionen beherrschen. Gönnen Sie sich Ihre persönliche Entdeckungszeit, denn Ihr GPS-Gerät wird Sie auch später noch mit weiteren Funktionen überraschen. Also los.

Vorbereiten

Ausreichend geeignete Akkus bereit halten, denn nichts ist ärgerlicher, als wenn der Entdeckerdrang in den ersten Tagen durch leere Akkus gebremst wird. Handbuch aus dem Internet laden, denn den neuen Geräten liegt nur eine kurze Anleitung bei.

Auspacken

Gerät auspacken, Batterien einlegen oder den Akku aufladen. Schauen Sie in Ihre Schnellstartanleitung, welche Funktionen die einzelnen Tasten an Ihrem Gerät haben und wie man die Batterien einlegen kann.

Trageschlaufe anbringen (damit kann man das Gerät wunderbar vor Stürzen bewahren, auch am Fahrradlenker). Fertig.

Rausgehen

Dann sollten Sie Ihrem Gerät den notwendigen GPS-Empfang verschaffen, sonst werden einige Funktionen bzw. Werte nicht angezeigt. Gehen Sie nach draußen, und suchen Sie sich eine Stelle mit möglichst freier Sicht zum Himmel, wo Sie das Gerät eine Weile in Ruhe liegen lassen können.

Einschalten – danach das Gerät möglichst nicht bewegen. Auf dem Bildschirm werden Sie dann sehen, wann der Empfänger seine Position gefunden hat. Haben Sie Geduld, dies kann länger als eine Viertelstunde dauern, denn das Gerät muss sich erst einmal mit aktuellen Daten versorgen und zahlreiche Messungen vornehmen. Wenn dann die erste Positionsanzeige erscheint – gönnen Sie Ihrem GPS-Gerät noch einige Minuten, dann kann es seine Position weiter verbessern, und es verliert sie auch nicht so schnell wieder.

Probieren

Wenn das Wetter schön ist, bleiben Sie draußen, dann hat das Gerät auch weiterhin Empfang. Ansonsten blättern Sie sich drinnen im gemütlichen Sessel einfach einmal in Ruhe durch das Gerätemenü und seine Funktionen.

Keine Bange. Die gängigen Geräte sind im Grunde so narrensicher, dass man durch Drücken verschiedener Tasten nichts zerstören kann – und erheblich stabiler als so manches PC-System. Sie können sich also in aller Ruhe die verschiedenen Menüs anschauen und auch ruhig in sämtliche Untermenüs hineingehen. Man kann zwar vieles verstellen, aber es lässt sich auch alles wieder rückgängig machen.

Besser zunächst zu Fuß als auf dem Rad: der erste GPS-Spaziergang

Rumgehen

Lassen Sie zunächst Ihr Fahrrad stehen, und machen Sie Ihre erste Tour zu Fuß. So können Sie Ihre Aufmerksamkeit noch etwas gefahrloser dem Gerät widmen und sich in aller Ruhe das anschauen, was alles auf dem Gerätedisplay erscheint. Vorsicht vor plötzlich auftauchenden Laternenmasten!

Sie brauchen gar nicht weit zu gehen, sollten Ihre Strecke aber mit zahlreichen Abbiegevorgängen garnieren – umso eher bekommen Sie ein Gefühl für die neue Form der Navigation. Schauen Sie sich an, was auf den verschiedenen Menüs angezeigt wird. Sie werden eine »Kartenseite« finden, wo Ihre aktuelle Position in der Mitte als Symbol dargestellt ist. Versuchen Sie einmal, eine Aufzeichnung Ihrer Tour zu starten. Dann sehen Sie Ihre zurückgelegte Strecke als feine Linie auf dem Display. Sie haben Ihre ersten GPS-Spuren erzeugt!

Versuchen Sie, die Taste herauszufinden, mit der man seine aktuelle Position speichern kann.

Auf der »Reisecomputer«-Seite können Sie weitere Informationen ablesen, zum Beispiel die zurückgelegte Strecke, Tages- und Gesamtkilometer, die Uhrzeit, Geschwindigkeit, die aktuelle Höhe usw.

Wieder zu Hause

Für die nächsten Schritte sollten Sie sich wieder etwas Zeit und Geduld gönnen, denn nun geht es darum, das GPS-Gerät an Ihren Computer anzuschließen, Ihre GPS-Software auf den PC und (bei kartenfähigen GPS-Geräten) die digitalen Karten auf Ihr Gerät zu laden. Erläuterungen dazu finden Sie in den weiteren Kapiteln.

Hier seien nur kurz die weiteren Schritte für die Arbeit am PC skizziert:

•GPS-Gerät mit Kabel an den PC anschließen und prüfen, ob die Verbindung funktioniert

•Software des GPS-Geräts über Kontakt zur Herstellerseite aktualisieren

•Sich eventuell bei der Herstellerseite anmelden, dann werden Sie über wichtige Aktualisierungen unterrichtet

•GPS-Gerät auf persönliche Wunschanzeigen einstellen (Sprache, Maßeinheiten etc., siehe Seiten 89 ff.)

Dies hört sich jetzt vielleicht schon relativ kompliziert an, ist es aber im Grunde nicht. Man braucht vor allem etwas Geduld, und nach dem einmaligen Einrichten und Freischalten haben Sie die größten Hürden auch schon genommen.

Das Zusammenspiel zwischen Satelliten und Empfängern

Noch bessere Signale soll es in den nächsten Jahren dank der neuen Galileo-Satelliten geben (Bild: www.esa.int).

1VON SATELLITEN UND SIGNALEN – DIE GRUNDLAGEN

Impulse aus dem All – wie funktioniert Satellitennavigation?

Muss man das alles wissen?

Muss man unbedingt wissen, wie eine Getriebenabe funktioniert, um Rad fahren zu können? Sicher nicht, denn es reicht, wenn man damit problemlos schalten kann. Bei GPS-Anwendungen ist es hingegen schon hilfreich, die Funktionsweise der Satellitennavigation zu kennen, um einige Besonderheiten verstehen zu können. Zum Beispiel, warum GPS-Empfänger immer eine gewisse Zeit brauchen, um ihre Position zu ermitteln, und warum Empfangsverhältnisse an einem einzigen Tag und am selben Ort stark schwanken können. Denn die Satellitennavigation unterscheidet sich teilweise deutlich von den uns vertrauteren Techniken, wie beispielsweise Mobilfunk und Satellitenfernsehen.

INFO

Zur Grundfunktion von GPS sind übrigens nur 21 GPS-Satelliten und drei Reserve-Satelliten notwendig, die aber durch weitere Satelliten ergänzt worden sind. Derzeit befinden sich etwa 30 GPS-Satelliten im Orbit. Inzwischen gibt es fünf verschiedene Typen von GPS-Satelliten, von denen die erste Generation schon nicht mehr aktiv ist.

Das Grundprinzip

Warum Satellitennavigation?

Zunächst hatte der Aufbau eines Satellitennavigationssystems durch die amerikanische Regierung militärische Zwecke. US-Army und US-Navy sollten möglichst genaue Positionsdaten senden und erhalten, militärische Ziele exakt lokalisieren und damit auch Lenkwaffen sicher und präzise ins Ziel bringen können. So begann 1973 der Aufbau des Navstar-GPS-Systems (Navigation System for Timing and Ranging – Global Positioning System), wie es mit vollem Namen heißt. Der erste Satellit wurde 1978 in den Orbit gebracht, aber erst 1995 funktionierte das System weltweit. Seit Mai 2000 können auch zivile Anwender eine Genauigkeit von 10-15 Metern nutzen. Inzwischen wird GPS zunehmend von Luft- und Schifffahrt, Kfz-Verkehr, zur Vermessung, in der Landwirtschaft und auch im Outdoor-Bereich eingesetzt.

AUFGABE DER BODENSTATIONEN

Den Bodenstationen obliegt die permanente Funktionsüberwachung und die Steuerung des Systems. Die GPS-Zentrale (Master Station) befindet sich natürlich in den USA, auf der Schriever Air Force Base, wenige Kilometer nördlich von Colorado Springs. Zehn weitere, weltweit verteilte Monitorstationen sollen zusammengenommen möglichst direkten Kontakt zu jedem einzelnen GPS-Satelliten unterhalten. Die Flugbahnen der Satelliten ändern sich und müssen zuweilen korrigiert werden, genau wie die Synchronisation der Zeitsignale und der ständige Austausch der Positionssignale.

Wie funktioniert GPS?

Beim GPS-System umkreisen 24 Satelliten die Erde und senden permanent Signale aus. Die Empfänger auf der Erde (somit auch unsere kleinen Outdoor-Geräte) können aus dem Inhalt und der Laufzeit dieser Signale ihre eigene Position berechnen.

Immer in Bewegung

Die uns bekannten Fernsehsatelliten (Astra etc.) sind »geostationär«. Sie haben vom Boden aus gesehen eine feste Position am Himmel, auf die man seine »Satellitenschüssel« ausrichten kann. Anders hingegen die GPS-Satelliten – sie sind ständig in Bewegung, damit jeder Ort auf der Erde zu jeder Zeit die Möglichkeit hat, mindestens vier Satelliten gleichzeitig zu empfangen. Dies ist entscheidend für eine exakte Positionsermittlung.

Die GPS-Satelliten sind auf sechs kreisförmigen Bahnen um die Erde verteilt, etwa 20 200 km von der Erdoberfläche entfernt.

Wie funktioniert die Positionsbestimmung?

Stellen wir uns vor, wir befinden uns auf einem Raumschiff, fliegen durchs Weltall und wissen nicht, wo wir sind. Wir müssen also andere, uns bekannte Objekte anpeilen, um unsere eigene Lage zu ermitteln. Wenn wir erstens die Position der uns umgebenden Himmelskörper kennen und zweitens noch feststellen können, wie weit wir von ihnen entfernt sind, können wir auch unsere eigene Position ausrechnen. Nach dem schon in der Antike bekannten Prinzip der Triangulation (Dreiecksberechnung durch Winkel und Längen) funktioniert auch die GPS-Navigation.

Ein erster Satellitenfahrplan muss her – der Almanach

Zunächst einmal muss das GPS-Gerät erfahren, wann und wo sich die einzelnen Satelliten am Himmel befinden, um sie zur Positionsberechnung verwenden zu können. Dieser »Satelliten-Fahrplan« ist der Almanach. Er ist aber nicht fest im Gerät gespeichert wie eine digitale Straßenkarte, sondern muss ständig erneuert werden, um immer präzise Daten vorrätig zu haben. Ist der Almanach zu alt oder wird der GPS-Empfänger an einem Ort eingesetzt, für den der gespeicherte Almanach nicht gilt, gibt es Empfangsprobleme.

Diese aktuellen Almanach-Daten werden – neben anderen Daten – von jedem einzelnen GPS-Satelliten fortwährend ausgestrahlt und können dann von den GPS-Empfängern ausgewertet werden. Nun ist der Satellitenfahrplan aktuell, der Empfänger weiß, welche Satelliten in welcher Konstellation am Himmel stehen, und eine erste Position kann berechnet werden.

Jetzt die einzelnen Satelliten erfassen

Der Almanach ist aber nur ein grober Fahrplan und reicht zur genauen Positionsbestimmung noch nicht aus: Weitere, exakte Daten müssen her. Nun versucht das GPS-Gerät, die Signale möglichst vieler einzelner GPS-Satelliten zu empfangen, denn damit erhält es ihre genauen Positionsdaten und kann die Entfernung zu ihnen berechnen. Zunächst einmal muss der Empfänger aber die eintreffenden Signale identifizieren. Jeder Satellit hat seinen speziellen Code, und der GPS-Empfänger vergleicht die eintreffenden Funksignale so lange, bis er die Codes eindeutig den einzelnen Satelliten zuordnen kann.

Wenn das Gerät Daten von »Nr. 32« empfängt, werden sie nicht zur Positionsberechnung herangezogen. Dieser Satellit ist bereits ausrangiert.

Zur Auswertung – präzise Position und Atomuhr-Zeit

Neben der aktuellen Position sendet der GPS-Satellit auch ein Zeitsignal mit. Wenn der Satellit also sendet: »Ich befinde mich auf Position xy und es ist jetzt 13:24 Uhr«, kommt diese Nachricht beispielsweise um 13:25 Uhr am Boden an. Aus der Laufzeit des Signals kann das GPS-Gerät die Entfernung zum Satelliten ausrechnen. Da der Empfänger nun auch die exakten Bahndaten des Satelliten kennt – die Ephemeris-Daten –, kann er aus den Positionen mehrerer Satelliten seine eigene Position auf der Erde bestimmen und dem Benutzer anzeigen.

Gib mir vier – drei für die Position und einen für die Zeit

Um seine dreidimensionale Lage auf der Erde zu bestimmen, benötigt der GPS-Empfänger die Signale von mindestens drei Satelliten. Um deren Laufzeit korrekt berechnen zu können, reicht die Genauigkeit seiner eigenen Uhr nicht aus. Er muss seine Uhr mit der atomuhrgenauen GPS-Systemzeit abgleichen – und hierfür braucht er einen weiteren Satelliten. Es sind also die Signale von mindestens vier Satelliten erforderlich, um eine exakte Position ausgeben zu können. Dafür kennt das GPS-Gerät dann nicht nur seine zweidimensionale geografische Position, sondern auch die eigene Höhe und die exakte Zeit. Ihr kleiner GPS-Empfänger ist dann also atomuhrgenau.

Fassen wir zusammen: Jeder GPS-Satellit sendet permanent eine Nachrichtenfolge aus, bestehend aus der aktuellen Zeit, seiner Position, seiner persönlichen Kennung und dem allgemeinen Satellitenfahrplan. Der GPS-Empfänger wertet zunächst den Almanach aus und kann dann aus den eintreffenden GPS-Signalen der einzelnen Satelliten seine Position, die Höhe und die aktuelle Zeit ermitteln.

INFO

In der Realität braucht es nur etwas mehr als 63 Millisekunden, bis das Signal beim Empfänger eintrifft – eine hochpräzise Zeitmessung ist notwendig, um die Differenzen feststellen zu können. Hierzu hat jeder GPS-Satellit vier Atomuhren an Bord, mit einer Genauigkeit von 1 Sekunde auf 1 Million Jahre. Die systeminterne GPS-Zeit hat derzeit eine Differenz von 14 Sekunden zur internationalen Weltzeit (UTC), aber dies wird von den Empfängern korrigiert, wenn sie die aktuelle Zeit anzeigen.

DAS SATELLITENSIGNAL …

… ist ein Nachrichtenblock mit verschiedenen Komponenten. Es enthält die präzisen Bahndaten des Satelliten (Ephemeriden), die Satellitenzeit und Synchronisationssignale, die groben Bahndaten aller Satelliten (Almanach) und Korrekturdaten, z. B. über die Ionosphäre und den technischen Zustand der Satelliten. Jeder Satellit sendet ein ihm zugeordnetes und nur einmal vorkommendes Muster (= Pseudo Random Noise Code). Diese PRN-Bezeichnungen finden sich – von Garmin in eine eigene »Sat-ID« umgewandelt – von 1 bis 32 auf dem GPS-Empfänger wieder (Nr. 33-63 sind für SBAS-Satelliten – wie WAAS und EGNOS – reserviert; Nr. 65-88 für Glonass-Satelliten). Die PRN-Codes stehen nicht für die Satelliten selbst, sondern für ihre spezielle Aufgabe. Denn bei Störungen kann der PRN-Code von einem anderen Satelliten übernommen werden. GPS-Satelliten senden auf zwei Frequenzen: L1 (1575,42 MHz) und L2 (1227,60 MHz). Auf L1 wird das zivile Signal C/A-Signal gesendet (Coarse/Acquisition). Der militärische Code heißt P-Code (Precise Code) und nutzt sowohl L1 als auch L2. Die neuen GPS-Satelliten enthalten seit 2005 verbesserte militärische Signale (L1M, L2M) und ermöglichen eine weitere zivile Frequenz (L2C), für die aber ein anderer Empfänger benötigt würde.

GPS-Signale – deutlich schwächer als der Mobilfunk

Selbst die neuen, leistungsfähigen Satelliten senden gerade einmal mit 80 Watt Sendeleistung, das ist weniger als eine Glühlampe. Auf der Erde werden diese Signale nicht durch weitere Sendemasten verstärkt (wie dies im Mobilfunk der Fall ist), deswegen durchdringen GPS-Signale auch keine festen Körper wie Mauern oder Wasser. Die GPS-Chips der neueren Generation (z. B. SiRFstarIII) können auch Reflexionssignale auswerten. So zeigen diese GPS-Geräte innerhalb eines Hauses eine korrekte Position an, wenn sie einige Zeit in der Nähe eines Fensters liegen. Sie empfangen so GPS-Signale, welche z. B. von Häuserwänden reflektiert werden. Die Positionsberechnung ist in der Regel weniger genau und schwankt relativ stark, was man an der späteren Aufzeichnung der Signale ablesen kann. Grundsätzlich gilt: GPS-Empfänger brauchen freie Sicht zum Himmel.

Das GPS-System

Wie genau ist GPS in der Praxis?

Outdoor-Nutzer dürfen sehr zufrieden sein – die Genauigkeit von GPS liegt derzeit bei 10 bis 15 Metern und könnte sich in Zukunft eventuell noch deutlich verbessern. Aber auch jetzt schon lassen sich alle Ziele exakt erreichen, die Wegeverläufe sind meistens präzise nachvollziehbar.

Ungenauigkeiten bei der Ermittlung der Satellitenpositionen oder auch die Synchronisation des GPS-Zeitsystems zwischen den Satelliten und Empfängern sind aber nicht ganz vermeidbar, auch wenn sie ständig kontrolliert und korrigiert werden. Andere Störfaktoren hingegen treten nicht immer auf oder lassen sich zumindest teilweise vermeiden.

GPS-Empfang ist immer dynamisch

Als Outdoor-Nutzer sollte man sich bewusst sein, dass sich der GPS-Empfang stetig verändert und deutlichen Schwankungen unterliegt. Die durchschnittliche horizontale Genauigkeit von 13 Metern wird auch nur in 95 Prozent der Fälle erreicht – einige Messungen können also durchaus ungenauer sein.

Durch die Bewegungen der Satelliten entstehen unterschiedliche Konstellationen, wobei der Empfang auch bei freier Sicht durchaus einmal unzureichend sein kann. So kommt es über jeder Erdposition immer wieder vor, dass nur vier Satelliten am Himmel stehen; und wenn dabei das Signal auch nur eines Satelliten unzureichend eintrifft, gibt es auch bei freiem Himmel Empfangsprobleme.

Es besteht sogar die Möglichkeit einer kurzfristigen GPS-Empfangsprognose. Jeder GPS-Satellit kreist etwa einmal täglich um die Erde – genauer gesagt braucht er 11 Stunden und 58 Minuten, da sich die Erde entgegengesetzt dreht. Er erscheint jeden Tag einmal, jedoch jeweils vier Minuten früher, über derselben Position. Stellt man also einen schlechten Empfang beispielsweise nachmittags um 15:30 Uhr fest, so kann man davon ausgehen, dass sich dies am nächsten Tag etwa um dieselbe Zeit wiederholen wird.

TIPP

Ein GPS-Empfänger kann nur empfangen, nicht aber senden. Er allein kann nicht geortet werden, dazu bedarf es einer Verbindung mit einem Sender, womit Outdoor-GPS-Geräte in der Regel nicht ausgestattet sind. Sie dürfen also sicher sein, dass Ihre Touren nicht überwacht werden.

Satellitenkonstellation und Abschattung

Schlechter Empfang kann auch durch die Satellitenstellung verursacht sein. Wenn das Gerät z. B. die Signale von vier Satelliten empfängt, diese aber nicht weit genug auseinanderstehen, resultiert – wenn überhaupt – ein ungenügender Empfang.

Die weitaus häufigste Ursache für schlechten Empfang ist aber die sogenannte Abschattung der Satellitensignale durch feste Hindernisse – Gebirge, Häuser etc. stehen zwischen GPS-Satellit und GPS-Empfänger. Vor allem in den Bergen, in Schluchten und in der Stadt wird der Empfang somit begrenzt.

Empfangsprobleme: Satellitenverteilung, Abschattung, Reflexionen und atmosphärische Effekte. Verzögerungen der Signale in Ionosphäre und Troposphäre führen ebenfalls zu Ungenauigkeiten bei der Positionsbestimmung.

Reflexionen – Multipath-Effekt

GPS-Signale können auch von festen Oberflächen reflektiert werden. Der GPS-Empfänger kann dies nicht von den direkt gesendeten Signalen unterscheiden, und die berechnete Position verschlechtert sich, allerdings in der Regel nur um wenige Meter.

Nachts und draußen besser – Störungen durch die Atmosphäre

Beim Verlauf durch die oberen Schichten der Atmosphäre – die Ionosphäre und die Troposphäre – wird das GPS-Signal verhältnismäßig stark beeinflusst. Abweichungen von mehreren Metern sind möglich.

Die Ionosphäre verändert sich durch die Sonneneinstrahlung; somit bestehen nachts – im Durchschnitt gesehen – grundsätzlich geringfügig bessere Empfangsmöglichkeiten.

Die militärischen GPS-Geräte können diese atmosphärischen Störungen durch den Empfang eines zweiten GPS-Signals auf einer anderen Frequenz eliminieren. Die neuesten GPS-Satelliten und auch die Galileo-Satelliten können auf mehreren Frequenzen zivile Signale senden – vielleicht wird dies auch in Zukunft für die einfachen GPS-Geräte genutzt werden können.

GPS funktioniert erfreulicherweise bei jedem Wetter, auch bei starker Bewölkung. Nur starkes Schneetreiben kann Probleme bereiten. Unter einer Schneedecke oder unter Wasser ist kein Empfang möglich.

Selective Availability (S/A) und Störsender

Die US-Regierung kann das GPS-System umgehend ausschalten oder auch die Signalqualität beeinflussen. So wurden die zivilen GPS-Signale ursprünglich in einer künstlich verschlechterten Qualität ausgesendet, welche die Genauigkeit auf etwa 100 Meter begrenzte, genannt »Selective Availability« (S/A). Am 2. Mai 2000 gab Präsident Clinton dann überraschend die Abschaltung der S/A bekannt, und erst damit erreichte GPS die für die Fahrzeugnavigation akzeptable Qualität von 10 bis 15 Metern Präzision. Grundsätzlich kann die amerikanische Regierung jederzeit die S/A wieder einschalten, und zwar auch regional (zum Beispiel über Krisenregionen). Da aber einerseits die zivilen GPS-Anwendungen immer stärkere Bedeutung erlangen und andererseits durch technische Verfahren wie DGPS dennoch hohe Genauigkeit erzielt werden kann, erscheint das Einschalten der S/A eher unwahrscheinlich. Auch durch den Einsatz von Störsendern – beispielsweise in Flugzeugen – kann der zivile Empfang von GPS-Signalen verhindert werden.

INFO

Genau das Gegenteil war übrigens im Zweiten Golfkrieg der Fall: Weil es den Amerikanern an militärischen GPS-Geräten fehlte, schalteten sie von Anfang 1990 bis zum 1.7.1991 die Selective Availability ab, um auch zusätzliche zivile GPS-Empfänger nutzen zu können.

GPS optimiert – Systeme für höhere Präzision

Die Ungenauigkeit der GPS-Messungen von 10 bis 15 Metern addiert sich aus mehreren Fehlerquellen:

•Messung der Satellitenposition: 2,1 m

•Ungenauigkeit der Satellitenuhren: 2,1 m

•Einfluss der Ionosphäre: 4 m

•Einfluss der Troposphäre: 0,7 m

•Reflexionen (Multipath-Effekt): 1,4 m

•Empfängerungenauigkeit: 0,5 m

•Einfluss der Satellitenkonstellation: 5,0 m

Durch besondere technische Verfahren können einige dieser Fehlerquellen reduziert werden. Im Folgenden nur ein kurzer Blick auf die für die Outdoor-Navigation relevanten Verfahren.

DGPS (Differential-GPS)

Beim Differential-GPS werden zusätzliche Referenzstationen herangezogen, deren Position exakt bekannt ist.

Die deutschen Landesvermessungsämter unterhalten z. B. den SAPOS-Dienst, welcher in der Vermessung und auch in der Landwirtschaft eingesetzt wird. Die Korrekturdaten dieser Bodenstationen werden über Radiosignale oder einen Internetdienst (Ntrip) gesendet. Sie können allerdings nur von speziellen Empfängern ausgewertet werden – nicht von den üblichen Outdoor-GPS-Empfängern. Mit DGPS lassen sich Genauigkeiten von etwa 3 bis 5 Metern erreichen, mit speziellen Verfahren (Postprocessing) sogar weniger als ein Zentimeter.

UNSER TIPP

WAAS/EGNOS im GPS-Gerät abschalten (meist unter »Systemeinstellungen«), bis eine wirklich sichergestellte EGNOS-Korrektur empfangen werden kann.

EGNOS und WAAS

GPS-Korrektursignale können auch von Satelliten gesendet werden, die nicht zum GPS-System gehören.

EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service), WAAS (Wide Area Augmentation System) und MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System, Japan) sind derartige