Global Positioning System GPS (NAVSTAR-GPS)

Ein Global Positioning System, (deutsch sinngemäß: Globales Positionsbestimmungssystem) (GPS) ist jedes weltweite, satellitengestützte Navigationssystem. Der Begriff GPS wird aber im allgemeinen Sprachgebrauch speziell für das NAVSTAR-GPS des US-Verteidigungsministeriums verwendet, das Ende der 1980er-Jahre zur weltweiten Positionsbestimmung und Zeitmessung entwickelt wurde.

NAVSTAR-GPS ist heute weltweit das wichtigste Ortungs- und Navigationssystem und löste ab etwa 1985 das alte, 1999 ausgelaufene Satellitennavigationssystem NNSS (Transit) der US-Marine ab, ebenso die Vela-Satelliten zur Ortung von Atombombenexplosionen. Die Ortungsgenauigkeit des Standard-Codes stieg am 1. Mai 2000 mit Abschaltung der künstlichen Signalverzerrung (Selective Availability) von etwa 100 Meter auf 10–15 Meter und lässt sich durch verschiedene Differenzmethoden (dGPS) auf Zentimeter steigern. Mit speziellen Mehrfrequenzgeräten mit Messung der L1- und L2-Frequenz sowie längeren Messzeiten werden für geodätische Zwecke Genauigkeiten von wenigen Millimetern/km Basislinienabstand erreicht.

Die offizielle Bezeichnung ist „Navigational Satellite Timing and Ranging - Global Positioning System“ (NAVSTAR-GPS). NAVSTAR wird manchmal auch als Abkürzung für „Navigation System using Timing and Ranging“ genutzt. GPS wurde am 17. Juli 1995 offiziell in Betrieb genommen.

Einsatzgebiete von GPS

Ein verbreitetes Einsatzgebiet von GPS ist das Flottenmanagement von Verkehrsbetrieben und des Transportwesens zu Land und auf Wasser/See. Wenn die Fahrzeuge mit GPS und einem Transponder ausgerüstet sind, hat die Zentrale jederzeit einen Überblick über den Standort der Fahrzeuge und kann bei Störungen sofort eingreifen. Auch die modernen Ausführungen der Elektronischen Fußfessel sind mit GPS ausgerüstet.

Handelsübliche zivile GPS-Geräte für Verbraucher eignen sich vor allem für den Einsatz im Auto und im „Outdoor“-Bereich. Handelsübliche GPS-Empfänger (GPS-Mäuse) verwenden meist das NMEA 0183-Datenformat zur Ausgabe der Positionsdaten. Den großen Unterschied macht jedoch heute in miteinander vergleichbaren Systemen weniger die Technik, sondern vielmehr das jeweilige Navigationsprogramm. So gibt es derzeit von Programm zu Programm noch durchaus Unterschiede in der Routenführung.

2006 entdeckte Alessandro Cerruti von der amerikanischen Cornell University, dass GPS durch Sonneneruptionen gestört werden kann. In den vergangenen Jahren waren diese – und die damit verbundenen geomagnetischen Stürme – wenig ausgeprägt, sie sollen jedoch bis 2011 wieder zunehmen. Auch kann der GPS-Empfang durch starke Schneefälle gestört werden. Sonstige Wetterverhältnisse, wie Regen und Nebel, beeinträchtigen den Empfang normalerweise jedoch nicht — allerdings ist der Empfang unter regennassem Laub im Wald deutlich schlechter als bei trockener Witterung.

In Job und Freizeit kommen heute vor allem drei Produkte zum Einsatz:

  • Trace und Tracking: Es kann jederzeit verfolgt werden, welche Route wurde zu welcher Zeit zurückgelegt. Sehr gut als Fahrtenbuch einsetzbar, welches nicht manipulierbar ist und den Arbeitsalltag für Arbeitgeber und Arbeitnehmer ungemein erleichtert.
  • Lokalisation: Die Standorte von Mitarbeitern, Produkten oder sogar den Liebsten sind nicht länger ein Geheimnis. Mann kann die Mitarbeiter flexibel koordinieren und einsetzen. Bereits vermehrt in der Diebstahlsicherung und zur rund um die Uhr Beaufsichtigung von Kindern oder älterer und kranker Menschen im Einsatz.
  • Geofencing: Standorte und Geschehnisse können in Echtzeit verfolgt werden. Es ist ein perfektes SOS-System und wird überwiegend im Personenschutz eingesetzt. Bereiche können genau definiert werden.

GPS-Geräte fürs Auto sind meist mit umfangreicher Landkarten- und Stadtplan-Software ausgestattet. Sie ermöglichen meist akustische Richtungsanweisungen an den Fahrer, der zum Beispiel am Beginn der Fahrt lediglich den Zielort wie z. B. Straßenname und Ort einzugeben braucht. Im Auto wird bei Festeinbauten ab Werk (siehe Infotainmentsystem) unterschieden zwischen Systemen, die Sprachausgabe mit Richtungsangaben auf einem LCD (meist im Autoradioschacht) kombinieren, sowie Sprachausgabe mit farbiger Landkartendarstellung, bei welcher der Fahrer besser räumlich sieht, wo er unterwegs ist.

In letzter Zeit haben PDA-, Smartphone- und mobile Navigationssysteme starken Zuwachs erhalten. Sie können flexibel in verschiedenen Fahrzeugen schnell eingesetzt werden. Meist wird die Routenführung grafisch auf einem Farbbildschirm mit Touchscreen dargestellt. Auch ist die Verbreitung durch ständig fallende Preise der Elektronikhändler und Lebensmitteldiscounter zu erklären.

Bei den meisten Festeinbauten ab Werk sowie den neuesten PDA- und PNA-Lösungen werden Verkehrsmeldungen des TMC-Systems, wonach der Fahrer automatisch an Staus oder Behinderungen vorbei dirigiert werden soll, auch mit berücksichtigt.

Festeingebaute Systeme sind in der Regel zwar erheblich teurer als mobile Geräte in Form von z. B. PDAs, haben jedoch den Vorteil, dass sie mit der Fahrzeugelektronik gekoppelt sind und zusätzlich Odometrie-Daten wie Geschwindigkeit und Beschleunigung verwenden, um die Position präziser zu bestimmen und auch noch in Funklöchern wie z. B. Tunneln eine Position ermitteln zu können.

Der Vorteil der stark zunehmenden Navigation in Autos liegt darin, dass der Fahrer sich ganz auf den Verkehr konzentrieren kann, es ist ein Komfortmerkmal für den Fahrer, navigiert zu werden. Auch kann ca. 1–3 % Treibstoffverbrauch eingespart werden, wenn alle Fahrzeuge den optimalen Weg wählen würden. Es darf jedoch auch nicht unerwähnt bleiben, dass vor allem Geräte mit graphischer Anzeige dazu neigen, den Fahrer abzulenken und es daher vermehrt zu Unfällen aufgrund von Unachtsamkeit gekommen ist.

GPS kann auch zur Diebstahlsicherung genutzt werden. Hierzu wird die GPS-Anlage z. B. des Fahrzeuges mit einem GSM-Modul kombiniert. Das Gerät sendet dann, im Falle eines Fahrzeugdiebstahls, die genauen Koordinaten an einen Dienstleister. In Verbindung mit einem PC kann dann z. B. über das Internet sofort die entsprechende Straße und der Ort abgelesen und die Polizei alarmiert werden.

GPS im Outdoor-Bereich

GPS-Geräte eignen sich auch zum Einsatz am Fahrrad, beim Wandern (zum Beispiel als kompaktes Gerät am Handgelenk) oder im Flugzeug oder neuerdings auch beim Fotografieren (Fotoverortung). Der Funktionsumfang der im Handel erhältlichen Geräte richtet sich nach Anwendungsbereich und Preis. Schon einfache Geräte können heute nicht bloß die Längen- und Breitengrade anzeigen, sondern auch Richtungsangaben machen, Entfernungen berechnen und die aktuelle Geschwindigkeit angeben. Die Anzeige kann so eingestellt werden, dass ein Kompasssymbol ausgegeben wird, das nicht nach Norden, sondern in die Richtung zeigt, die vom Benutzer durch die Eingabe der Zielkoordinaten (Wegpunkt) angegeben worden ist. GPS-Geräte stellen hier eine Weiterentwicklung der klassischen Navigation mit Kompass und Karte dar. Diese Funktion verwendet man zum größten Teil bei der Schatzsuche per GPS (Geocaching). Hochwertige, moderne Geräte können neben Wegpunkten, Routen und Track Logs auch digitale Karten speichern und damit den aktuellen Standort auf einer Karte darstellen. Für den Außenbereich liegen für verschiedene Länder Topografische Karten im Maßstab 1:25.000 zur Nutzung mit dem GPS vor.

Dieser Text wurde entnommen aus der Wikipedia