GPS-Workshop von Rockus
4. Abenteuertage Glauchau 2013

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GPS-Workshop
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Überblick GPS

Einsatzbereiche

GPS Funktionsweise

(Outdoor-)Geräte

Anwendung

Exkursion

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Was ist GPS?
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Was ist GPS?

Positions- und Zeitbestimmung durch Satelliten
ständige Funktionalität
- abhängig von Wetter- und Sichtbedingungen

NAVSTAR-GPS

NAVigation Satellite Timing And Ranging - Global Positioning System
80er Jahre US-Militär, 1995 offizielle zivile Freigabe
bis Jahr 2000 Select Availability
- künstliche Verschlechterung für zivile Anwender

Alternativen:

GLONASS

Galileo

Compass

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Einsatzbereiche
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Militärische Anwendung

Vermessungswesen

Straßenverkehr

Landwirtschaft

Luftfahrt

Schifffahrt

Freizeit

Zeitbestimmung ("Nebenprodukt")

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GPS Funktionsweise
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System zur Navigation mit Satelliten (Navstar)

3 Segmente:

Weltraumsegment (Satelliten)
- 24 Satelliten+
- 20.000 km Höhe, 6 Bahnebenen mit jeweils 55° Neigung
- alle 24h über dem selben Ort
- Nuclear Detection System (NDS)

Kontrollsegment (Bodenstationen)
- verfolgt Satelliten, korrigiert Umlaufposition, Uhrenkalibrierung

Benutzersegment (GPS-Empfänger)

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GPS Funktionsweise
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Positionsbestimmung im 3-dimensionalen Raum

Uhren werden synchronisiert

Satelliten senden Positionsdaten mit aktueller Uhrzeit

Grundlage: Bestimmung der Signallaufzeiten: s = v * t

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Genauigkeit, Zuverlässigkeit
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Select Availability bis 2. Mai 2000

50 bis 100m Abweichung
Höhenmessung unbrauchbar

zivile Empfänger:

realistisch 3-10m Abweichung

Einflussfaktoren:

"Sichtbarkeit" einzelner Satelliten (Wolken, Umgebung)
Winkel der Satelliten zueinander

DOP (Dilution of Precision): GDOP, PDOP, HDOP, VDOP, TDOP

Uhrgenauigkeit im Empfänger

Genauigkeitsangabe bei Garmin-GPS:

50% der Messungen in Kreis mit angegebenem Radius
95% innerhalb doppeltem Radius

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Genauigkeit, Zuverlässigkeit
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[ + ] Verbesserung:

Differentielles GPS (DGPS)
SBAS Satellitengestützte Erweiterungsysteme
- WAAS
- EGNOS

[ - ] Verschlechterung:

Signalbeeinflussung durch nahe Objekte, Mehrwegeausbreitung
Laubbäume, Hauswände, Schluchten, lokales Wetter
Störeinflüsse durch elektrische Anlagen
"Interpolation" des GPS-Empfängers

komplexe technische Geräte können ausfallen

Batterien/Akkus alle
technischer Defekt

-> Fallback auf Karte, Kompass, Orientierungssinn

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Welche Geräte?
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(Outdoor) GPS-Geräte

robust
lange Akkulaufzeit
leistungsfähige Empfangstechnik
praxisgerechte Bedienbarkeit (Tasten vs Touchscreen)

[Ein Bild aus urheberrechtlichen Gründen entfernt]

PDA/Smartphone mit GPS?

meist geringe Akkulaufzeit, weniger robust
Bedienbarkeit und Ablesbarkeit
zu viele andere Funktionen, "kleine Computer"

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Karten
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kommerzielle Karten

z.B. von Garmin, basierend auf kommerziellen Geodaten

... oder amtlichen Geodaten

Preis, teilweise Kopplung an Gerät

nicht für alle Regionen verfügbar

OpenStreetMap-Karten

gewöhnlich kostenfrei, basierend auf freien Geodaten
weltweite Abdeckung (teils dünn)
unterschiedlicher Detailgrad, aber auch exotische Gebiete

... installationsfertige Karten für Garmin-Geräte
... installationsfertige für Magellan-Geräte: Maps4Me

... einige weitere Anbieter von Outdoor-GPS

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Benutzung GPS
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Begriffe

Wegpunkt / Point of Interest (POI)

Route

Track

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