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GPS-Empfänger: Standorte möglichst genau bestimmen

Das Bild von Menschen mit gerunzelter Stirn und einer Karte der Umgebung in der Hand ist im 21. Jahrhundert nicht mehr die Norm. Heutzutage helfen sowohl im Auto als auch beim Wandern und anderen Outdoor-Aktivitäten GPS-Systeme weiter. Bei Conrad können Sie nicht nur Navigationssysteme und Smartphones mit integriertem GPS kaufen, sondern finden auch einzeln erwerbbare GPS-Empfänger, um diese an bestehende Geräte anzuschließen.


Was ist ein GPS-Empfänger?


GPS-Geräte versetzen ihre Anwender in die Lage, den aktuellen Standort mit vergleichsweise hoher Genauigkeit zu bestimmen. Die Koordinaten der Position werden automatisch berechnet, da der mobile Empfänger in der Lage ist, mit Satelliten in der Erdumlaufbahn zu kommunizieren.

Im Laufe der Entwicklung haben sich verschiedene Empfängerklassen herausgebildet. Bis in die 1990er hinein war es die Norm, zwischen Handhelds und montierten Geräten zu unterscheiden. Die Klassifizierung wird heute unter dem Gesichtspunkt der Anwendungsschwerpunkte gesetzt.

Dieser Ratgeber hat die Klassen in einer kurzen Übersicht zusammengefasst:


Logger

  • handliches GPS-Gerät mit guter Genauigkeit, das beispielsweise auf Wandertouren genutzt wird

  • automatische Speicherung von GPS-Daten erleichtert die Orientierung


Navigationsgeräte

  • Modelle samt Display zur Darstellung der Karten

  • inzwischen Standardausrüstung für Autofahrer


Mobilfunkgeräte

  • moderne Smartphones sind mit Empfängern ausgestattet

  • zuverlässige Navigation über Karten mit relativer Genauigkeit


GPS-Maus

  • über Schnittstellen (zum Beispiel RS-232) oder Bluetooth ist eine Verbindung zu externen Geräten möglich

  • Antenne sowie Empfänger übermitteln Positionsdaten

  • keine Karten, da grafische Benutzeroberfläche


Welche Anschlussarten kennt ein GPS-Empfänger?

Die praktische Anwendung entscheidet, über welche Anschlüsse ein GPS-Empfänger verfügen muss, um den Alltag zu bereichern. Bei Conrad finden Sie beispielsweise:
 

  • Modelle mit Koaxialkabel, die zum Beispiel auf dem Autodach platziert werden können
  • Modelle mit USB-Anschluss, die unter anderem an einem Notebook Verwendung finden
  • Modelle mit MD6-Stecker eröffnen dank MD6-Universalanschluss viele Anwendungsfälle

Was ist der Unterschied zwischen GPS, GNSS und GLONASS?
 

Auch wenn überwiegend der Begriff GPS in Gebrauch ist, wissen die meisten Nutzer nicht, wofür das Kürzel steht. Nicht selten wird es sogar fälschlicherweise verwandt und eigentlich ist GNSS gemeint.

Die folgende Tabelle gibt einen Schnellüberblick

GNSS

  • - steht für Global Navigation Satellite System

  • - generischer Name für alle Systeme, die nach diesem Prinzip arbeiten

GPS
  • - Kürzel für Global Positioning System

  • - System aus den USA

  • - fälschlich oft als Synonym für alle GNSS eingesetzt

GLONASS
  • - kurz für Global Orbiting Navigation Satellite System

  • - etabliert von der Russischen Föderation

BeiDou
  • - chinesisches Satellitennavigationssystem

  • - deckte 2012 erstmals den gesamten Asien-Pazifik-Raum ab

Galileo
  • - europäisches Satellitennavigations- und Zeitgebungssystem

  • - unter ziviler Kontrolle

 


Wie funktioniert ein GPS-Empfänger?

Um die Funktion zu verstehen, muss man zunächst wissen, dass es zur Verarbeitung der Signale drei Elemente braucht: Raumsegmente, Kontrollsegmente und Benutzersegmente. Letztere sind die eigentlichen GNSS-Empfänger.

In Umlaufbahnen der Erde befinden sich GPS-Satelliten. Sie werden als Raumsegmente bezeichnet und umkreisen den Planeten in circa 20.200 Kilometer Höhe. Sie geben Trägerwellen ab, die mit Lichtgeschwindigkeit zur Erdoberfläche reisen. Man nennt sie L1 und L2, da sie im sogenannten L-Band senden. Darüber hinaus sind alle Satelliten mit präzisen Uhren ausgestattet.

Über Kontrollsegmente werden die Trägerwellen der Raumsegmente aufgefangen. Dabei handelt es sich um Bodenstationen in der Nähe des Äquators. Sie werten die Informationen aus gewährleisten, dass die Zeitmessung eine maximale Genauigkeit beibehält.

Die GNSS-Empfänger, also die Benutzersegmente, registrieren die Trägerwellen mittels Antenne und können anhand der Daten eine Position in Breiten- und Längengrad errechnen. Dafür wird die Zeit ermittelt, die das Signal vom Satelliten bis zum Gerät benötigt. In der Praxis greift der Empfänger die Signale von mindestens vier Satelliten ab. Anhand der Signallaufzeitdifferenz kann dann die Position bestimmt werden. Das mathematische Prinzip dahinter nennt man Trilateration. Genau aus diesem Grund benötigt der Empfänger die genaue Uhrzeit.

Kann ein GPS-Satellit den Empfänger direkt lokalisieren?

Die Empfänger sind passive Geräte. Sie selbst senden keine Informationen an die Satelliten. Eine Ortung ist jedoch möglich, wenn GPS-Daten geloggt werden.


Wie ist der GPS-Empfang bei einer Klimakomfort-Frontscheibe im Auto?
 

Autofahrer, die sogenannte Klimakomfortscheiben besitzen, nutzen Scheiben, die dank Metallbedampfung das UV-Licht reflektieren. Damit soll das Wageninnere sich weniger schnell aufheizen. Die Abschirmung stört jedoch die Signalstärke der meisten GPS-Geräte im Inneren.

Befindet sich die Antenne bei serienmäßig vorhandenen Navigationssystemen auf dem Dach, werden Sie als Nutzer keine Probleme feststellen. Mobile Geräte wie Smartphone und Navi-Geräte, die Sie an die Innenseite der Frontscheibe geklebt haben, müssen mit Signaleinbußen rechnen.

Es gibt jedoch Hersteller, die sich auf besonders leistungsstarke GPS-Empfänger spezialisiert haben und damit trotz metallbedampfter Scheibe einen guten Empfang versprechen.


Besitzen iPads einen eingebauten Empfänger?
 

Wer Geräte des Softwareentwicklers Apple nutzt, hat mit Smartphones natürlich GPS-Empfänger bei sich. Etwas anders gestaltet es sich bei iPads. Sind diese rein für WLAN und Bluetooth ausgelegt, ist nicht mit einem integrierten GPS-Empfänger zu rechnen. Meist können aber Adapter genutzt werden.

Eine Ausnahme sind iPads mit Cellular. Sie erlauben eine Mobilfunkanbindung und verfügen entsprechend über einen Empfänger.


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