GPS
April 2000

GPS steht für Global Positioning System und dient der genauen Positionsbestimmung durch Satellitennavigation. Insgesamt 24 NAVSTAR-Satelliten umkreisen hierzu die Erde und führen Atomuhren mit, so daß dort eine exakte Zeitbasis vorhanden ist. Der GPS-Empfänger mißt die Laufzeit der Signale jedes einzelnen sichtbaren Satelliten und kann daraus die Entfernung (pseudorange) berechnen. Für eine dreidimensionale Positionsbestimmung müssen also mindestens vier Satelliten sichtbar sein, da ja auch die lokale Zeitbasis synchronisiert werden muß. Erst hierdurch werden billige GPS-Empfänger ohne eigene Atomuhr möglich...

Sichtbarkeit der Satelliten

Hier sieht man den Verlauf der Satellitenbahnen während einiger Tage, in meiner Wohnung werden nur die Satelliten aus einem kleinen Bereich des Himmels optimal empfangen (grün). Im Norden ist die Abdeckung schlechter, da die Satelliten nicht über die Pole fliegen. Flach über dem Horizont sieht man dort Satelliten von der anderen Seite der Erde.

Eine gute Einführung in die GPS-Technik findet sich im GPS Tutorial von Trimble. Für technische Details gibt es Informationen bei der U.S. Coast Guard, z.B. das recht umfangreiche Dokument " NAVSTAR User Equipment Introduction".

Die horizontale Genauigkeit der ermittelten Position wurde bis zum 2. Mai 2000 vom amerikanischen Verteidigungsministerium durch Selective Availability auf etwa 100m eingeschränkt, sie liegt heute unter günstigen Empfangsbedingungen bei etwa 6m. Mehr über die erreichbare Genauigkeit mit verschiedenen Geräten findet man in GPS accuracy . Die Auswirkungen werden sehr schön in SA - The Movie dargestellt. Für eigene Versuche kann die Software SA Watch unter Windows 98 eingesetzt werden. Mit DGPS kann die Genauigkeit der Positionsbestimmung deutlich verbessert werden.


Links
Jede Menge weiterführende Informationen und Links zum Thema GPS finden sich in
Joe Mehaffey, Jack Yeazel
Thomas Born
Peter Bennett
Possi's GPS


Hardware
GPS-IIGPS-II+
Ich verwende den Garmin GPS-II Plus, der sich dank umschaltbarem Display sowohl senkrecht als auch waagecht betreiben läßt.

Falls man für ein Verbindungskabel zur externen Stromversorgung und zum Computer den Stecker braucht, wird man unter Purple connector fündig.

Dank des 12-Kanal Parallelempfängers funktioniert der GPS-II Plus auch auf dem Armaturenbrett des Autos recht gut. Ich habe mir aber trotzdem von Lowe Electronics deren winzige Magnetantenne gekauft. Durch die besseren Empfangssignale, besonders unter schwierigen Bedingungen wie z.B. im Wald, wird die Genauigkeit der angezeigten bzw. abgespeicherten Positionen verbessert.

GPS-II+ im Auto
GPS-II+ und 2m/70cm-Funkgerät im Auto


Software
Ron Henderson hat mit   G7TO ein sehr gutes Tool für den Datenaustausch mit dem GPS-Empfänger geschaffen. Im Gegensatz zu Waypoint+ (Win-95) läuft es auch im DOS-Fenster und kann zwecks Automatisierung leicht in Batch-Files eingebaut werden. Mit G7TO lassen sich Waypoints, Routes und Tracks als Textdateien speichern und können so ohne viel Aufwand mit dem Texteditor verwalten werden. Unter Linux verwende ich gpspoint.

Zur Anzeige der gespeicherten Tracks und zur Planung von Routen verwende ich momentan Navigate GPS . Im Online-Betrieb hängt es sich öfter auf, für die Darstellung von Tracks und die Erstellung von Routen ist es aber ganz brauchbar, wenn man erst mal einige der Fallstricke überwunden hat. Das Programm hat für mich den Vorteil, daß es als 16-bit Windowsprogramm auch unter OS/2 läuft.

Für Windows-95 gibt es Fugawi, mit dem ich nicht so recht klar kam. Ich habe inzwischen OziExplorer registriert, mit dem ich recht zufrieden bin, wenn man davon absieht, daß ich meinen Notebook dafür unter Windows-95 booten muß. Routen lassen sich noch nicht so einfach erstellen wie unter Navigate, aber das kommt bestimmt noch in einer zukünftigen Version.

Das Scannen von topographischen Karten und die Justierung ist etwas aufwendig, dafür hat man aber hinterher auch Karten in der gewünschten Qualität und Auflösung. Inzwischen befinden sich 75MB an Karten auf meinem Notebook . . .
Eine neue Route wird einfach durch Klicken auf der Karte zusammengestellt, um sie später mittels eines Batch-Files in den GPS-Empfänger zu übertragen. Dieser kann nun z.B. mit einem Richtungspfeil den gewünschten Kurs anzeigen.
Die während der Fahrt (Flug, Wanderung . . .) mitprotokollierten Trackdaten können nach dem Herunterladen vom GPS-Empfänger wiederum auf der Karte dargestellt werden. So kann man dann nachvollziehen, wo man denn nun wirklich war.


GPS auf dem Bike
GPS-II auf dem Bike
Ich habe mir auch gleich die Fahrradhalterung für den GPS-Empfänger gekauft. Mittlerweile habe ich nun auch das passende Mountain Bike zum GPS...

Und so sieht der GPS-Empfänger dann auf dem Lenker aus:


Warnung an alle Columbus-Fans:
Auf der Suche nach einem Weg nach Indien ist es bei Benutzung eines GPS-Empfängers nicht möglich, Amerika zu entdecken! Um sich derart zu verfahren, bedarf es primitiverer Navigationsmittel und Karten . . .

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Document Revision:   23 Jul 2007
(c) 2007 Rolf Bleher
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