Wie funktioniert GPS, was hat es mit GLONASS auf sich und welche Einstellungen soll ich nun bei meinem Garmin Gerät wählen? Diese und weitere Fragen, kläre ich in diesem Beitrag.
Inhaltsverzeichnis:
• Was ist GPS?
• Wie funktioniert GPS und Satellitennavigation?
• GLONASS – das GPS aus Russland
• GALILEO – das GPS aus Europa
• QZSS – das GPS aus Japan
• IRNSS – das GPS aus Indien
• Welche Einstellungen bei Garmin aktivieren?
• GPS-Genauigkeit mit WAAS / EGNOS erhöhen?
• Wie funktioniert GPS Ortung?
Was ist GPS?
Die Abkürzung GPS steht für Global Positioning System und wurde vom Amerikanischen Verteidigungsministerium ins Leben gerufen. Dieses hat auch weiterhin die Kontrolle über das System, dessen Benutzung kostenlos ist.
Der primäre Zweck hat also einen militärischen Hintergrund.
Die Anforderung damals war, dass einem Nutzer des Systems – egal ob in Ruhe oder in Bewegung – extrem genaue Informationen über seine (dreidimensionale) Position, seine Geschwindigkeit sowie über die Zeit überall auf oder nahe der Erde zur Verfügung gestellt werden. Diese Informationen soll das System ständig liefern, unabhängig von Wetterbedingungen. Um dieses System vor Missbrauch durch andere militärische Einheiten und Länder zu schützen, wurde ein Teil der Satellitensignale verschlüsselt, worunter die Genauigkeit extrem litt (künstliche Verfälschung). Für den zivilen Einsatz war das System also nicht geeignet.
Im Jahr 2000 wurde der künstliche Störfilter durch die US-Regierung unter Bill Clinton abgeschaltet. Die Genauigkeit stieg von rund 100m auf wenige Meter und eröffnete dadurch eine Vielzahl neuer Anwendungsmöglichkeiten. Auch Geocaching wurde in diesem Jahr “erfunden”.
Mit Hilfe eines GPS-Empfängers kannst du weltweit deinen momentanen Standort bestimmen. Darüber hinaus kannst du Ziele vorgeben und das Navigationsgerät bringt dich exakt dorthin.
Im Prinzip arbeitet das GPS wie ein Radio, nur sind es digital verschlüsselte Daten, die Satelliten zu deinem Navigationsgerät senden. Dazu umkreisen aktuell rund 30 GPS-Satelliten auf sechs elliptischen Bahnen in 20.200 Kilometern Höhe die Erde. Jeder benötigt zu einer Erdumkreisung etwa 12 Stunden. Die von dem Satelliten zu deinem Empfangsgerät (z.B. dein Smartphone oder Garmin-Gerät) gesendeten Signale beinhalten die genaue Position des Satelliten und einen Zeitstempel, wann das Signal versendet wurde.
Aus der Differenz der Zeitangabe vom Senden des Signals bis zum Empfang berechnet der GPS-Empfänger die genaue Entfernung zum jeweiligen Satelliten. Für eine Standortbestimmung benötigt der Empfänger die Daten von mindestens vier Satelliten. Bei fast allen GPS-Geräten wird also auf vier Satelliten “gewartet”, bis GPS-Empfang angezeigt wird. Sobald mehrere Signale Empfangen wurden, errechnet sich daraus ein Schnittpunkt und somit der exakte Standort.
Die Genauigkeit liegt momentan im Idealfall bei 2-3m. Je mehr Satelliten du gleichzeitig empfängst, um so besser wird die Genauigkeit.
Zusätzlich zu den “normalen” GPS-Satelliten, gibt es auch noch Satelliten, die Korrekturdaten an Bodenstationen senden und somit atmosphärische Störungen ausschließen. Dabei handelt es sich um das WAAS / EGNOS System. Falls dich das detaillierter interessiert, kannst du hier den Beitrag dazu lesen: Was bedeutet WAAS / EGNOS?
Das amerikanische GPS-System nennt sich übrigens NAVSTAR, jedoch haben in der Zwischenzeit auch andere Länder Systeme entwickelt, um sich etwas unabhängiger von den Amerikanern zu machen.
GLONASS – das GPS aus Russland
Russland hat ein eigenes System Namens „GLONASS“ entwickelt, um unabhängig vom amerikanischen GPS System zu sein. GLONASS ähnelt in Aufbau und Funktionsweise dem US-amerikanischen NAVSTAR-GPS. Die Satelliten der GLONASS-Konstellation tragen den Namen Uragan (Hurrikan). Die Bahnhöhe der Satelliten beträgt 19.100 km (bei GPS 20.200 km).
Gleich wie das amerikanische System, wird auch das russische System vom Verteidigungsministerium finanziert und betrieben. Primär hat es also auch einen militärischen Hintergrund.
Alle neueren GPS-Geräte und Smartphones, können die Daten von beiden Systemen verarbeiten. Die Zuverlässigkeit und auch Genauigkeit wird dadurch erhöht. Auch alle neuen Garmin-Geräte unterstützen den gleichzeitigen Empfang von GPS+GLONASS und kannst du direkt in den Einstellungen wählen. Dazu aber weiter unten mehr.
GALILEO – das GPS aus Europa
Galileo ist ein europäisches globales Satellitennavigations- und Zeitgebungssystem unter ziviler Kontrolle. Es liefert weltweit Daten zur genauen Positionsbestimmung und ähnelt dem US-amerikanischen NAVSTAR-GPS, dem russischen GLONASS-System und dem chinesischen Beidou-System. Die Systeme unterscheiden sich hauptsächlich durch die Frequenznutzungs-/Modulationskonzepte, die Art und Anzahl der angebotenen Dienste und die Art der Kontrolle: GLONASS, Beidou und GPS sind militärisch kontrolliert, GALILEO ist zivil kontrolliert.
Galileo basiert auf 30 Satelliten, wobei 27 aktiv sind und 3 Satelliten als Backup- bzw. Wartungssatelliten dienen. Das Satellitennavigationssystem ist seit dem 15. Dezember 2016 für die Öffentlichkeit zugänglich und in den nächsten Jahren sollen noch weitere 12 Satelliten in ihre Umlaufbahn gebracht werden. Die neuesten Garmin Geräte und Smartphones, können auch schon diese Signale verarbeiten und tragen erneut zu einem zuverlässigeren Empfang bei.
In Zukunft soll das Galileo-System eine Genauigkeit von bis zu 20cm bieten können.
QZSS – Japan
QZSS steht für Quasi-Zenit-Satelliten-System und befindet sich aktuell noch im Aufbau. Es handelt sich um ein regionales System, welches nur in Japan und der näheren Umgebung empfangen werden kann. Somit dient es im Asien-Pazifik-Gebiet als Unterstützung zu GPS.
IRNSS – Indien
IRNSS steht für Indian Regional Navigation Satellite System. Im Gegensatz zu anderen Systemen wie GPS und GLONASS, ist das IRNSS nur für regionale Nutzung ausgelegt. Der Empfang ist also nur in Indien möglich und deckt dazu nur einen 1500 bis 2000 km breiten Gürtel auf der Erdoberfläche ab.
Welche GPS Einstellungen bei Garmin aktivieren?
Ich persönlich nutze immer alle mir zur Verfügung stehenden Satelliten, da mir die GPS-Genauigkeit wichtiger ist, als der Stromverbrauch. Wenn man jedoch auf den Akkuverbrauch angewiesen ist, kann man auch “nur” auf GPS stellen, wobei mir beim Verbrauch noch keine groben Unterschiede aufgefallen sind.
Meine Empfehlung: GPS+GLONASS.
In der Praxis wirst du beim Empfang keine großen Unterschiede merken. Es macht sich erst in extremeren Situationen bemerkbar, wenn die freie Sicht zum Himmel eingeschränkt ist. In Tälern oder Schluchten kann es durchaus sein, dass man mit GPS-GLONASS einen wesentlich genaueren Empfang hat, wobei wir hier auch eher von wenigen Metern sprechen.
Falls es dein Modell unterstützt, auch unbedingt Multi-Band aktivieren, da hier Genauigkeiten bis 1,8m möglich sind. Siehe als Beispiel Garmin GPSmap 65s im Praxistest.
GPS-Genauigkeit mit WAAS / EGNOS erhöhen?
Die Funktion “WAAS / EGNOS” kannst du aber deaktivieren um Akku zu sparen. In unseren Breitengraden nutzt uns diese Zusatzfunktion kaum.
Es handelt sich dabei um Satelliten, die Korrekturdaten senden. Da sich diese aber auf Höhe des Äquators befinden, haben wir kaum freie Sicht und können diese Daten auch nicht zuverlässig empfangen.
Wie funktioniert GPS Ortung?
Um GPS Ortung zu nutzen, muss der Empfänger auch senden können. Ich erhalte oft die Frage, ob man ein Garmin GPS Gerät z.B. bei Verlust nicht einfach orten kann. Das ist aber nicht möglich, da diese reinen GPS-Empfänger keine Daten weitersenden. Sie empfangen lediglich Signale und rechnen diese in Standortdaten um.
Bei Smartphones sieht die Sache schon wieder anders aus. Diese empfangen die Signale, errechnen daraus den Standort und können diese Daten über das Mobilfunknetz weitersenden. Wenn ein Smartphone in den Bergen keinen Netzempfang hat, kann aber auch dieses nicht geortet werden.
GPS-Ortung via Satellit? (z.B. für Expeditionen)
Hierfür gibt es wieder spezielle GPS-Geräte (GPS-Tracker), die nicht über das Mobilfunknetz, sondern über Kommunikationssatelliten (Iridium) Daten austauschen. Dadurch wird eine 100% globale Abdeckung garantiert und ist vor allem bei Expeditionen zu empfehlen.
Bei Garmin handelt es sich um die Modellserie Garmin InReach*. Du benötigst ein aktives Satellitenabonnement, um für Tracking, Nachrichtenversand und interaktive SOS-Notrufe auf das Iridium-Satellitennetzwerk zuzugreifen. Dieses Abo kannst du auch monateweise abschließen und liegt bei ca. 20 Euro.
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