Satellitennavigation für Jedermann!

Satellitennavigation, eine faszinierende Technologie, hat das Navigieren auf dem Lande, zu Wasser und in der Luft revolutioniert. An jedem Punkt der Erde können rund um die Uhr immer genügend Navigationssignale empfangen werden, um metergenau zu navigieren. Einfach zu bedienende Empfangsgeräte werten die Signale aus und stellen alle zur Navigation erforderlichen Daten übersichtlich zur Verfügung. Die Satellitennavigation ist mittlerweile so erschwinglich und einfach geworden, dass der Einsatz eines der kleinen GARMIN GPS-Empfänger für jeden interessant geworden ist. Als Personal-Navigator zum Wandern und Bergsteigen, für Fahrradtouren und Motorradreisen, für Caravan und Boot oder für Geschäftsreisende und für die Strassennavigation gibt es viele Lösungen.

Mit Hilfe der GARMIN GPS-Empfänger ist es besonders einfach die gegenwärtige Position auf wenige Meter genau zu bestimmen. Innerhalb von Sekunden die Position bestimmend und sehr zuverlässig auf der ganzen Welt einsetzbar, bieten diese handlichen elektronischen Helfer dem Wanderer, Expeditionsteilnehmer, Ballonfahrer, Auto- oder Motorradfahrer das Nonplusultra der modernen Navigation.


Was ist GPS (Global Positioning System)?
Das GPS ist ein satellitengestütztes Navigationssystem des amerikanischen Verteidigungsministerium (DoD) und besteht aus mindestens 24 Satelliten. Die Satelliten umkreisen die Erde mit 3.9 km pro Sekunde und haben eine Umlaufzeit von 12 Stunden Sternzeit, was in Erdenstunden 11 Stunden 58 Minuten ausmacht. Das bedeutet, dass der gleiche Satellit jeden Tag etwa 4 Minuten früher über der gleichen Position steht. Die mittlere Entfernung vom Erdmittelpunkt beträgt 26'000 km, was bei einem mittleren Erdradius von 6300 km zu einer Bahnhöhe von etwa 20000 km führt. Die Signale werden vom GPS-Empfänger empfangen und in eine Positionsangabe umgerechnet werden. Aus den Laufzeiten der Signale von mehreren gleichzeitig empfangenen Satelliten und deren Standort berechnet der GPS-Empfänger laufend, z.B. einmal pro Sekunde, seinen Standort auf der Erde. Das System ist unabhängig von Licht- und Sichtverhältnissen, Missweisung, Ablenkung oder Landmarken. GPS ist also auch dort noch brauchbar, wo andere Orientierungsverfahren versagen. Der Standort kann oft auf einen einzigen Tastendruck hin angezeigt werden, ohne dabei rechnen oder zeichnen zu müssen.

Moderne GARMIN GPS-Empfänger haben eine Kapazität zur Auswertung von 12 Satelliten. Um nun die Position zu bestimmen, vergleicht der GPS-Empfänger die Zeit, zu der das Signal ausgesandt wurde mit der Zeit, zu der das Signal empfangen wurde. Aus dieser Zeitdifferenz kann die Entfernung des Satelliten berechnet werden. Werden nun von weiteren Satelliten Messungen hinzugefügt, so kann die aktuelle Position durch Trilateration (Entfernungsmessung von drei Punkten aus) bestimmt werden werden. Zur Bestimmung von Länge und Breite (2-D) ist der Empfang von mindestens 3 Satelliten erforderlich. Für eine Bestimmung der Position einschliesslich der Höhe über Meer (3-D) ist der Empfang von mindestens 4 Satelliten notwendig. Ausserdem wird die genaue Uhrzeit, sowie Fahrtrichtung und Fahrtgeschwindigkeit bestimmt. Die von den GPS-Satelliten abgestrahlten Signale können von jedem Anwender auf der ganzen Welt kostenfrei empfangen und genutzt werden. Zweck dieses Systems ist es, jedem Benutzer mit einem GPS-Empfänger, die Möglichkeit zu geben, seine eigene Position zu bestimmen. Ein GPS-Gerät ersetzt in der Regel weder Kompass noch Höhenmesser (insbesondere dann, wenn keine Bewegung erfolgt), auch wenn manchmal ein vergleichbarer Effekt entsteht.

Die Auswertung und Darstellung der Signale erfolgt über die GPS Empfänger. Bei modernen GPS Geräten wird jede Sekunde eine neue Positionsbestimmung durchgeführt. Heute ist es möglich, aus den empfangenen Satelliteninformationen folgende nützliche Information zu gewinnen: Position (Längen-/Breitengrad), Höhe über dem Meer, Geschwindigkeit, Zeit und Datum. Die meisten auf dem Markt befindlichen GPS Empfänger können nebst diesen Grundinformationen hinaus- noch wesentlich mehr. Erwähnenswert sind folgende Eigenschaften: Speichern von Wegpunkten, Aufzeichnen von zurückgelegten Strecken, Auffinden von Wegpunkten, Zeit bis zum Zielpunkt, Rückführung auf den gleichen Weg, exakter Sonnenauf- und Untergang am jeweiligen Ort, Markieren der aktuellen Position in einer digitalen Landkarte, Anzeigen des Kompasskurses, Darstellung einer Kompassrose, Alarmfunktion bei Annäherung an eine Gefahrenzone usw.


Wie genau ist GPS?
Die Systemgenauigkeit von GPS liegt im Prinzip im Zentimeterbereich. Aus militärischen Gründen wurde das zivil nutzbare Signal (SPS (Standard Positioning Signal) vom Betreiber lange Jahre künstlich verfälscht. Mit aktivierter «Selective Availability» (SA) erreichten die GPS-Empfänger typischerweise Genauigkeiten von etwa 80 Metern. Daraus resultierte eine Ungenauigkeit die zwischen 30 bis über 100 m schwanken konnte.

Am Dienstag, den 2. Mai 2000 wurde auf Anordnung des damaligen US-Präsidenten, die SA (Selective Availability), also die künstliche Verschlechterung des GPS-Signals für zivile Benutzer, abgeschaltet. Durch Abschaltung der SA bedeutet das für die GPS-Anwender wesentlich genauere Positionsangaben im Bereich um ca. 3 bis 8 Meter, das heisst also rund zehnmal kleinere Positionsverfälschungen als bisher. Trotzdem können die USA jederzeit den GPS-Empfang in bestimmten Regionen selektiv abschalten, um beispielsweise Kriegsparteien einen Teil ihrer Orientierungsmöglichkeiten zu nehmen.
 

Die Abbildung links (mit SA) zeigt, dass 95% der Messpunkte in einem Radius von 44.2 m auftreten. Die Abbildung rechts (ohne SA) zeigt noch einen Radius von 4.1 m.
Das Trefferbild von GPS-Signalen mit und ohne SA verdeutlicht den Gewinn an Genauigkeit. Deutlich ist der Abschaltzeitpunkt zu erkennen. Y-Achse: Abweichung in Meter, X-Achse: Uhrzeit
Quelle: Abbildungen: Interagency GPS Executive Board (USA)
01. Mai 2000, WEISSES HAUS, Büro des Pressesprechers, Zur sofortigen Veröffentlichung: MITTEILUNG DES PRÄSIDENTEN ZUR ENTSCHEIDUNG DER USA, DIE VERFÄLSCHUNG DER GENAUIGKEIT DES GLOBAL POSITIONING SYSTEMS ABZUSCHALTEN Ich darf Ihnen heute mitteilen, dass die Vereinigten Staaten die absichtliche Verfälschung der Global Positioning System (GPS) Signale für die Öffentlichkeit ab Mitternacht des heutigen Tages abschaltet. Wir nennen diese Verfälschung Selective Availability (SA). Das bedeutet, dass zivile Nutzer von GPS ihre Position mit bis zu zehnfach höherer Genauigkeit als bisher feststellen können. GPS ist ein Satellitensystem mit dem Anwender weltweit genaue Positions- und Zeitinformationen erhalten. In meiner Direktive zur Entscheidung des Präsidenten bezüglich der Ziele für GPS vom März 1996 habe ich folgendes einbezogen: Steigerung der Nutzung und Integration von GPS in friedliche zivile, kommerzielle und wissenschaftliche Anwendung weltweit sowie Steigerung privater Investitionen in die GPS-Technik und Dienste der USA. Um diese Ziele zu erreichen, habe ich die USA verpflichtet, SA spätestens im Jahre 2006 (bei jährlicher Prüfung der Nutzung ab diesem Jahr) abzuschalten. Die Entscheidung, die SA abzuschalten ist der letzte Schritt in einer zukunftsorientierten Politik GPS für zivile und kommerzielle Nutzer weltweit noch attraktiver zu machen. Im letzten Jahr hat Vizepräsident Gore angekündigt, dass wir GPS durch Einrichtung zweier neuer ziviler Signale für zivile und kommerzielle Nutzer verbessern wollen. Diese Initiative ist im vollen Gange und das Budget treibt die Modernisierung durch Verwendung einiger der neuen Merkmale auf bis zu 18 zusätzlichen Satelliten voran, die bereits fertig gestellt wurden oder sich in Produktion befinden. Wir werden alle diese Möglichkeiten auch künftig Anwendern weltweit unentgeltlich zur Verfügung stellen. Meiner Entscheidung, die SA abzuschalten, liegt eine Empfehlung des Verteidigungsministers in Zusammenarbeit mit den Departements for State, Transportation, Commerce und dem Director of Central Intelligence und anderen Executive Branch Departments und Agencies zugrunde. Diese haben erkannt, dass die weltweite Verkehrssicherheit, wissenschaftliche und kommerzielle Interessen durch die Abschaltung von SA am meisten profitieren. Zusammen mit unserer Verpflichtung, GPS für friedliche Anwendungen zu verbessern, hat meine Administration sich verpflichtet, die gesamte militärische Nutzbarkeit von GPS beizubehalten. Die Entscheidung, SA abzuschalten, ist mit laufenden Bemühungen gekoppelt, die militärische Nutzung unserer Systeme, die GPS verwenden und wird durch Bedrohungsanalysen gestützt, aus denen hervorgeht, dass die Abschaltung von SA zur Zeit minimale Auswirkungen auf die nationale Sicherheit hat. Ausserdem haben wir gezeigt, dass wir GPS-Signale im Falle einer Bedrohung der nationalen Sicherheit in ausgewählten Gebieten abschalten können. Dieser regionale Ansatz zur Unterbindung der Nutzung von Navigationsdiensten ist in Übereinstimmung mit dem Plan von 1996, die globale Verfälschung ziviler und kommerzieller GPS-Dienste durch die SA Technik abzuschalten. Obwohl ursprünglich vom Verteidigungsministerium für militärische Zwecke entwickelt, ist GPS zu einem globalen Hilfsmittel geworden. Weltweit ziehen Anwender in vielen Bereichen daraus nutzen, u. a. Luftfahrt, Landnavigation, Seefahrt und auf der Schiene, in Telekommunikation, Rettungseinrichtungen, Ölförderung, Tage- und Untertagebau usw. Zivile Anwender werden enorme Steigerungen bei der GPS-Genauigkeit feststellen. Rettungsteams, die einen Notruf erhalten können nun die Richtungsfahrbahn bestimmen, wodurch sie wertvolle Minuten gewinnen. Damit wird insgesamt das Feld für neue GPS-Anwendungen stark erweitert und die Lebensqualität weltweit gesteigert. (Deutsche Übersetzung)

Wo lassen sich GPS-Signale empfangen und was ist zu beachten?
Die GPS-Signale sind ohne Unterbruch täglich weltweit zu empfangen. Da die Signale im 1.3...1.5 GHz Frequenzbereich ausgestrahlt werden, können sie weder Stein, Wasser, noch Metall durchdringen. Beim Empfang ist daher darauf zu achten, dass die GPS-Antenne freien Blick zum Himmel hat. Dank den heute üblichen sehr leistungsfähigen GPS-Empfängern können die schwachen Satellitensignale auch im Wald, hinter der Frontscheibe usw. immer noch gut empfangen und ausgewertet werden. Nur in wenigen Ausnahmefällen ist eine optionelle Aussenantenne noch sinnvoll.


Wer braucht GPS?
Durch den massiven Preisverfall in den letzten Jahren ist der Einsatz von GPS heute für jedermann interessant. GPS ist genauer, vielseitiger und handlicher als alle anderen bisher verfügbaren Navigationshilfen. Die Nutzung des GPS ist gratis. Und so hilft das System immer mehr Menschen, sich damit zu orientieren, sei es im kommerziellen Einsatz im Sicherheits- und Transportsektor oder als Wanderer im Gelände, unterwegs mit dem Bike, im Fahrzeug, als Seefahrer, als Abenteurer abseits von markierten Wegen, in der Avionik usw.: Einsatzgebiete für Ihr persönliches GPS-Gerät gibt es überall. Nutzen jetzt auch Sie dieses moderne Navigations-Instrument. Modernste Navigationssoftware und digitale Karten ermöglichen Ihnen ein weites und kostengünstiges Anwendungsgebiet mit sehr grossem Bedienungskomfort.


Das passende GARMIN Gerät für mich? 
Aus der riesigen Auswahl von GARMIN GPS-Empfängern helfen wir Ihnen, das für Ihre Ansprüche geeignete Gerät zu finden.


Noch Fragen?
Wir beraten Sie gerne kompetent in allen Fragen rund um GARMIN-GPS. Also rufen Sie uns an, schreiben, faxen oder mailen Sie uns oder besuchen Sie unseren Showraum in Bassersdorf.