Vorteile und Nachteile des Global Positioning System (GPS)

Das Global Positioning System (GPS) ist ein satellitengestütztes Positionsbestimmungssystem, das der Regierung der Vereinigten Staaten und der Air Force der Vereinigten Staaten gehört. Die grundlegende Technik von GPS besteht darin, die Entfernungen zwischen den Empfängern zu ermitteln und gleichzeitig die beobachteten Satelliten zu bestimmen. Die Positionen der Satelliten werden vorhergesagt und zusammen mit dem GPS-Signal an den Benutzer übertragen. Aus den vielen ermittelten Positionen (der Satelliten) und den gemessenen Entfernungen zwischen dem Empfänger und den Satelliten kann die Position des Empfängers bestimmt werden. Die Positionsdifferenz, die auch in Bezug auf die Zeit bestimmt werden kann, ist dann die Geschwindigkeit des Empfängers.

Die ersten Empfänger für globale Positionsbestimmungssysteme waren sehr einfach und grundlegend. Sie verwendeten monochrome Bildschirme und übermittelten nur grundlegende Informationen wie Breiten- und Längengrad. Im Laufe der Jahre brachte die nächste Generation benutzerfreundlichere kartenbasierte Ortungsgeräte mit Farbbildschirmen hervor. Außerdem sanken im Laufe der Zeit die Preise für den Empfänger und andere Komponenten, so dass sich die Verwendung von GPS in Geräten wie Smartphones immer mehr durchsetzte. GPS arbeitet außerdem unabhängig, was es für jedermann zugänglich machte und ihm die Möglichkeit gab, mit anderen GPS-Empfängern frei zu arbeiten. Heute versorgt es zivile, militärische und kommerzielle Nutzer auf der ganzen Welt mit wichtigen Informationen wie Geschwindigkeit, Höhe und Geolokalisierung.

Das System hat die heutige Technologie revolutioniert, indem es interaktiver, effektiver und nützlicher für zahlreiche Branchen geworden ist. In unserem Projekt über dieses System werden wir die Grundprinzipien des GPS, die verschiedenen Geräte, mit denen es funktioniert, und die Funktionsweise des Systems eingehend untersuchen. Dazu gehören theoretische Berechnungen zu Position, Geschwindigkeit, Peilung und Entfernung zum Ziel.

Vorteile von GPS

 

Im Folgenden werden die Vorteile von GPS beschrieben:

Das GPS-Signal ist weltweit verfügbar. Daher wird es den Nutzern nirgendwo vorenthalten

GPS kann überall auf der Welt verwendet werden, da es von weltweiten Satelliten gespeist wird und somit überall zugänglich ist. Ein solides Ortungssystem und ein GPS-Empfänger sind alles, was Sie brauchen.

Das GPS-System wird selbst kalibriert und ist daher für jedermann leicht zu bedienen.

Es liefert dem Benutzer Informationen über seinen Standort in Echtzeit. Dies ist bei verschiedenen Anwendungen hilfreich, z. B. bei der Erstellung von Karten (in Autos), der Ortung (Geocaching), der Leistungsanalyse (im Sport) usw. Beispiel: Anwendung für Google Earth.

Nachteile von GPS

 

Im Folgenden werden die Nachteile von GPS aufgeführt:

Der GPS-Chip ist sehr stromhungrig, so dass sich die Batterie in 8 bis 12 Stunden entleert. Daher muss die Batterie häufig ausgetauscht oder aufgeladen werden.

GPS durchdringt keine festen Wände oder Strukturen. Es wird auch durch große Konstruktionen oder Strukturen beeinträchtigt. Das bedeutet, dass GPS nicht in Innenräumen, unter Wasser, in dichten Bäumen, in unterirdischen Geschäften oder an Orten usw. verwendet werden kann.

Die Genauigkeit von GPS hängt von der Qualität des empfangenen Signals ab. Das GPS-Signal wird durch die Atmosphäre (d. h. Mehrwegeffekte), elektromagnetische Störungen, die Ionosphäre usw. beeinträchtigt. Dies führt zu einem Fehler im GPS-Signal von etwa 5 bis 10 Metern. Die verschiedenen Empfänger haben jedoch unterschiedliche Genauigkeitsgrade.

Das System ist vollständig auf den Empfang von Funksatellitensignalen angewiesen, so dass EMP, Atomwaffen, Funkstörungen und ausgefallene Satelliten seinen Betrieb beeinträchtigen können.

Ein weiteres Problem ist, dass die Position gelegentlich erheblich abweichen kann, insbesondere wenn die Anzahl der Satelliten begrenzt ist. Die Satelliten verwenden Atomuhren und sind sehr präzise, aber manchmal gibt es Diskrepanzen und damit Zeitmessungsfehler. Die Satelliten müssen ihre vordefinierten Orbitalpositionen beibehalten, aber die Gravitationskräfte (Erde, Mond, Sonne) treten auf.

Anwendungen

Wie bereits erwähnt, ist die GPS-Technologie im Laufe der Jahre immer benutzerfreundlicher, intuitiver und kostengünstiger geworden. Die Preise für den Empfänger und andere Komponenten sind im Laufe der Zeit gesunken, so dass sich die Verwendung von GPS in Geräten wie Smartphones immer mehr durchsetzt. Darüber hinaus wurde der unabhängige Betrieb von GPS für jedermann zugänglich und ermöglichte die freie Zusammenarbeit mit anderen GPS-Empfängern. Heute versorgt es zivile, militärische und kommerzielle Nutzer in aller Welt mit wichtigen Informationen wie Geschwindigkeit, Höhe und Geolokalisierung.

Die Genauigkeit von GPS-Empfängern, die in zivilen Handheld-Empfängern verwendet werden, liegt normalerweise bei ± 5 Metern. Hochentwickelte GPS-Empfänger, die auch teurer sind, liefern jedoch Positionen mit einer Genauigkeit von ±1 cm. Diese Empfänger haben viele Branchen revolutioniert, in denen hochpräzise Positionsbestimmung für so viele verschiedene Aufgaben benötigt wird.

Luftfahrt

 Die Rolle des GPS in der Luftfahrt ist eine der wichtigsten. Es hilft nicht nur bei der Echtzeitnavigation, sondern versorgt die Flugzeuge auch mit einer Vielzahl anderer Informationen wie Geschwindigkeit und Höhe. Darüber hinaus ermöglicht GPS der Flugleitzentrale, die sichersten, schnellsten und treibstoffsparendsten Routen zum Zielort auszuwählen und zu verfolgen, ob sich der Flug auf der vorgegebenen Route befindet.

Schifffahrt

 Kapitäne nutzen GPS mit hoher Genauigkeit, um ihre Schiffe durch die weiten Ozeane, unbekannte Häfen und Kanäle zu navigieren. Dies verhindert auch, dass sie auf Grund laufen oder auf Hindernisse stoßen. Wie in allen anderen Branchen hilft GPS auch bei der Routenplanung, indem es den Kapitänen und Navigationslotsen hilft, die sicherste, schnellste und kostengünstigste Route zu finden.

Landwirtschaft

GPS-Empfänger in der Landwirtschaft helfen den Landwirten bei der Kartierung ihrer Felder und Anpflanzungen. Sie stellen sicher, dass das Saatgut nicht auf denselben Flächen neu gepflanzt wird, und helfen ihnen, zur gleichen Position auf dem Feld zurückzukehren, um in Zukunft zu pflanzen. Es hilft den Landwirten auch bei schlechten Sichtverhältnissen wie Nebel und Dunkelheit, da jedes Gerät durch seine GPS-Position und nicht durch visuelle Referenzen geführt wird. Auch die Kartierung von Bodenproben, die es den Landwirten ermöglicht, die fruchtbarsten Gebiete zu ermitteln, erfolgt mit Hilfe von hochgenauem GPS.

Wissenschaft

Wissenschaftler nutzen die GPS-Technologie für eine Vielzahl von Experimenten und Analysen, die von der Biologie über die Physik bis hin zu den Geowissenschaften reichen. GPS-Halsbänder oder “Tags” können jetzt an Tieren angebracht werden, die wiederholt den Aufenthaltsort des Tieres aufzeichnen und die Daten über das Satellitensystem an die Forscher zurückübertragen.