GPS

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GPS-Satelliten.gif

GPS (Global Positioning System) ist ein Navigations-Satellitensystem, das zur Positionsbestimmung und Zeitmessung dient. Es bildet die technische Grundlage des Geocachings.

Funktionsweise

Ein Empfänger auf der Erde – zum Beispiel ein GPS-Gerät – empfängt Signale von Satelliten, welche sich in einer Umlaufbahn um die Erde befinden und ständig Datenpakete mit verschiedenenen Informationen (insbesondere der Sendezeit und augenblicklichen Position des Satelliten) versenden. Der GPS-Empfänger vergleicht die Ankunftszeiten der Signale und berechnet die Entfernung zu den einzelnen Satelliten. Zur Bestimmung der Position des Empfängers im Raum (Breitengrad, Längengrad und Höhe) werden mindestens drei verschiedenen Satelliten benötigt.

Die Anforderungen an die Genauigkeit der Systems sind durch die Übertragung der Signale mit Lichtgeschwindigkeit sehr hoch gesteckt: Weicht die Laufzeit um eine tausendstel Sekunde ab, so entsteht ein Distanzfehler von 300 km. Damit wäre das System unbrauchbar. Um eine brauchbare Genauigkeit zu erreichen, benötigt man daher oft das Signal eines vierten Satelliten.

Um einen Kontakt des GPS-Empfängers mit mindestens vier Satelliten zu gewährleisten, sind ingesamt mindestens 24 Satelliten im Einsatz, welche die Erde zweimal täglich in über 20.000 km Höhe umkreisen.

Genauigkeit

Mit einem guten GPS-Gerät lässt sich bei optimalen Empfangsbedingungen eine Genauigkeit von 2–3 Metern erzielen. Dabei kann man sich nicht immer auf die Anzeige des Geräts verlassen: Manchmal schwanken die Messwerte in einem größeren Bereich als angegeben, weshalb es sich beim Einmessen eines Geocaches immer empfiehlt, die Koordinaten aus mehreren Messungen zu mitteln.

Um einen optimalen Signalempfang zu ermöglichen, ist eine direkte Sichtverbindung zu den Satelliten erforderlich. Wenn man unter nassen Bäumen unterwegs ist, kann es je nach Qualität des Empfängers Abweichungen geben.

Größere Ungenauigkeiten treten vor allem in geschlossenen Gebäuden oder zwischen hohen Gebäuden auf. Sie können auch durch ungünstige Stellung der Satelliten entstehen (beispielsweise bei dicht beieinander stehenden Satelliten); demnach sind für eine genaue Positionsbestimmung Satellitensignale aus verschiedenen Himmelsrichtungen vom Vorteil. In Gebäudenähe ist oft das Phänomen der „springenden Koordinaten“ zu beobachten: Man macht nur wenige Schritte, und plötzlich befindet sich der Cache 20 Meter weiter vorn oder hinten. Hier empfehlen sich mehrere Anläufe aus verschiedenen Richtungen, um das Versteck aufzuspüren.

Die GPS-Signale werden durch das Wetter (Bewölkung, Niederschlag) nur wenig beeinflusst.

Geschichtlicher Überblick

Der erste GPS-Satellit startete im Jahr 1978, nachdem fünf Jahre zuvor das GPS-Programm gestartet worden war. 1985 wird dann die volle Funktionsbereitschaft bekannt gegeben. Zu dieser Zeit befanden sich bereits 24 Satelliten im Einsatz.

Um militärische Gegner auszuschließen, wurde die Genauigkeit für alle Nutzer ohne Zugangsschlüssel künstlich verschlechtert. Die Fehler waren dabei größer als 100 m und ließen somit keine genaue Positionsbestimmung zu.

Zum 1. Mai 2000 schaltete man diese künstliche Ungenauigkeit wieder ab. Seitdem ist das System für alle Anwendungsbereiche zur präzisen Positionsbestimmung nutzbar. Dies führte zum Aufschwung von Navigationssystemen und in den USA und zum Legen des ersten „Geocaches“ (damals gab es den Begriff noch nicht). Diese neue Freizeitbeschäftigung verbreitete sich schnell in viele weitere Länder.

Weblinks