Betreff:
- Allgemeines
- Positionsbestimmung
- Navigationssystem
Gesamt:
GPS ist eine Abkürzung für Global Positioning System. GPS besteht aus einem Netzwerk von Satelliten, die die Erde umkreisen. Diese zeigen kontinuierlich an, wo sie sich befinden. GPS-Empfänger in Navigationsgeräten benötigen 3 bis 8 Satelliten, um die Position und (Reise-)Richtung auf der Erde metergenau zu bestimmen.
Positionsbestimmung:
Zur Positionierung dienen 24 Satelliten, die die Erde in einer Höhe von etwa 20.000 km umkreisen. Die Positionen der Satelliten werden so bestimmt, dass mindestens fünf Satelliten gleichzeitig denselben Punkt auf der Erde erreichen können.
Ein dreidimensionaler Raum kann mit mindestens drei Satelliten berechnet werden, wenn wir den Abstand zwischen drei Fixpunkten kennen. Der Standort wird durch Berechnung der Zeit zwischen Senden und Empfangen der Signale bestimmt. Wir können die Entfernung zwischen dem Empfänger und jedem Satelliten berechnen, indem wir die Zeit mit der Lichtgeschwindigkeit (300.000 km pro Sekunde) multiplizieren. Wenn wir dies mit mindestens drei Satelliten tun, können wir imaginäre Linien zu einem gemeinsamen Punkt zeichnen. Ein vierter Satellit erhöht die Genauigkeit der Positionierung.
Die Position wird vom Empfänger in Längen- und Breitengraden angezeigt. Der Äquator liegt bei 0° und die Pole bei 90°. Die Längengrade (Meridiane) verbinden die Pole. Meridiane sind imaginäre Linien auf der Erde:
- senkrecht zum Äquator;
- von Pol zu Pol.
- max. 60 Minuten (')
- und eine Minute in max. 60 Sekunden (“).
Zusammen mit der Position in Grad relativ zum Äquator (dem Breitengrad) und ggf. der Höhe kann so jeder Ort auf der Erde angegeben werden.
In Amsterdam wird die nächste Position vom GPS-Empfänger bereitgestellt bestimmt:
- Anzahl Satelliten: 4
- N: 52°22'02.8″
- O: 4°53'48.7″
- S: 28°21'15.5″
- O: 23°53'13.0″
- S: 4°51'56.4″
- W: 51°57'27.7″
Navigationssystem:
Auf Land- und Straßenkarten werden die Breiten- und Längenkreise angezeigt. Die geografische Lage jedes Ortes ist bekannt. Sobald der GPS-Empfänger im Auto die aktuelle Position kennt, kann diese mit den Koordinaten der Straßenkarte abgeglichen werden.
Die Fahrtrichtung und die Entfernung zum Ziel werden mithilfe der Satelliten berechnet und auf dem Display im Auto angezeigt.
Beispiel: Wir wollen von Dordrecht (Südholland) nach Paris fahren.
Die Koordinaten lauten wie folgt:
- Dordrecht: 51°48’33.2″N 4°38’53.0″E
- Parijs: 48°51’16.8″N 2°20’52.0″E
Anhand der Koordinaten werden der Standort des Ziels und die Entfernung berechnet. Anhand der Informationen im vorherigen Absatz können wir Folgendes über die Koordinaten sagen:
- Von 51 Grad Nord bis 48 Grad. Da die Route näher am Äquator liegt, verläuft sie nach Süden.
- Von 4 Grad Ost bis 2 Grad: Dies ist näher am Nullmeridian, die Route verläuft also in Richtung Westen.
Die Software im Navigationsrechner berechnet anhand der Straßenkarte die logischste Route. Dabei werden Faktoren wie unbefestigte Straßen, Mautstraßen, Fährverbindungen usw. berücksichtigt. Wenn das System mit dem Internet verbunden ist, berücksichtigt die Software auch die Verkehrsbedingungen. Wenn sich herausstellt, dass es auf der logischsten (Standard-)Route zu einer Verzögerung kommt, wird eine alternative Route angeboten. Dies ist möglicherweise eine längere Strecke, aber aufgrund der günstigen Verkehrsbedingungen dennoch eine schnelle Route.
