Die Rolle von GPS bei Navigation, Flottenmanagement und anderen standortbezogenen Diensten

Posted on by Rüdiger Hermann

Die Rolle von GPS bei Navigation, Flottenmanagement und anderen standortbezogenen Diensten

Einführung

Global Positioning System (G.P.S.) und seine Rolle in fortschrittlichen Verkehrsprojekten sind untrennbar miteinander verbunden und zu einem Synonym geworden. Wann immer wir über ein Projekt sprechen oder es in Angriff nehmen, das die Verwaltung und den Betrieb von Fahrzeugen automatisiert und den Nutzern Informationen in Echtzeit zur Verfügung stellt, die zu einem kosteneffizienten und zufriedenen Service für die Kunden/Passagiere führen, werden Planer und andere Entscheidungsinstanzen kein anderes effektives Werkzeug als GPS wählen können.

Was ist GPS?

GPS, die Abkürzung für Global Positioning System, ist das einzige System, das heute in der Lage ist, Ihnen jederzeit, bei jedem Wetter und überall Ihre genaue Position auf der Erde anzuzeigen. Bodenstationen auf der ganzen Welt überwachen sie kontinuierlich. Die Satelliten senden Signale aus, die von jedem, der über einen GPS-Empfänger verfügt, erkannt werden können. Mit Hilfe des Empfängers können Sie Ihren Standort mit großer Genauigkeit bestimmen. GPS ist eine der aufregendsten und revolutionärsten Entwicklungen der Geschichte, und es werden ständig neue Anwendungsmöglichkeiten entdeckt.

GPS-Elemente

GPS besteht aus drei Teilen: dem Raumsegment, dem Nutzersegment und dem Kontrollsegment. Das Raumsegment besteht aus 24 Satelliten, die sich jeweils in einer eigenen Umlaufbahn 11.000 Seemeilen über der Erde befinden. Das Nutzersegment besteht aus Empfängern, die Sie in der Hand halten oder in Ihrem Auto montieren können. Das Kontrollsegment besteht aus Bodenstationen (fünf auf der ganzen Welt verteilt), die sicherstellen, dass die Satelliten ordnungsgemäß funktionieren. Die GPS-Satelliten brauchen jeweils 12 Stunden, um die Erde zu umkreisen. Die Satelliten sind mit sehr präzisen Uhren ausgestattet, die die Zeit bis auf drei Nanosekunden genau anzeigen – das sind 0,000000003 oder drei Milliardstel einer Sekunde. Diese präzise Zeitmessung ist wichtig, weil der Empfänger genau bestimmen muss, wie lange es dauert, bis die Signale von jedem GPS-Satelliten ankommen. Um das GPS-System besser zu verstehen, wollen wir die drei Teile des Systems – die Satelliten, die Empfänger und die Bodenkontrolle – im Detail besprechen.

Satelliten im Weltraum

Der erste GPS-Satellit wurde 1978 gestartet. Die ersten 10 Satelliten waren Entwicklungssatelliten, Block I genannt. Von 1989 bis 1993 wurden 23 Produktionssatelliten, Block II genannt, gestartet. Mit dem Start des 24. Satelliten im Jahr 1994 wurde das System vervollständigt.

Bodenkontrollstationen und Empfangsgeräte

 

Bodenkontrollstationen

Das GPS-Kontroll- oder Bodensegment besteht aus unbemannten Überwachungsstationen auf der ganzen Welt (Hawaii und Kwajalein im Pazifischen Ozean, Diego Garcia im Indischen Ozean, Ascension Island im Atlantischen Ozean und Colorado Springs, Colorado), einer Hauptbodenstation auf dem Luftwaffenstützpunkt Schriever (Falcon) in Colorado Springs, Colorado, und vier großen Bodenantennenstationen, die Signale an die Satelliten senden. Die Stationen verfolgen und überwachen auch die GPS-Satelliten.

Empfänger

GPS-Empfänger können in der Hand getragen oder in Flugzeugen, Schiffen, Panzern, U-Booten, Autos und Lastwagen installiert werden. Diese Empfänger erkennen, entschlüsseln und verarbeiten GPS-Satellitensignale. Ein typischer tragbarer Empfänger hat etwa die Größe eines Mobiltelefons, und die neueren Modelle sind sogar noch kleiner und wiegen nur 28 Unzen.

Wie GPS funktioniert

Damit Sie einige der wissenschaftlichen Prinzipien, nach denen GPS funktioniert, besser verstehen können, wollen wir die grundlegenden Funktionen des Systems erläutern. Das Prinzip von GPS ist die Messung der Entfernung (oder “Reichweite”) zwischen dem Empfänger und den Satelliten. Die Satelliten teilen uns auch genau mit, wo sie sich auf ihrer Umlaufbahn über der Erde befinden. Das funktioniert in etwa so: Wenn wir unseren genauen Abstand zu einem Satelliten im Weltraum kennen, wissen wir, dass wir uns irgendwo auf der Oberfläche einer imaginären Kugel befinden, deren Radius gleich dem Abstand zum Satellitenradius ist. Wenn wir unseren genauen Abstand zu zwei Satelliten kennen, wissen wir, dass wir uns irgendwo auf der Linie befinden, auf der sich die beiden Kugeln schneiden. Und wenn wir eine dritte Messung vornehmen, gibt es nur zwei mögliche Punkte, an denen wir uns befinden könnten. Einer davon ist in der Regel unmöglich, und die GPS-Empfänger verfügen über mathematische Methoden, um die unmögliche Position zu eliminieren.

GPS-Anwendungen im täglichen Leben

Das GPS-System wurde für die militärischen Bedürfnisse des Verteidigungsministeriums entwickelt, aber es werden immer wieder neue Möglichkeiten gefunden, seine Fähigkeiten zu nutzen. Das System wurde bereits in Flugzeugen und Schiffen eingesetzt, aber es gibt noch viele andere Möglichkeiten, von GPS zu profitieren. Die Fahrzeugverfolgung mit einem GPS Tracker für Autos ist eine der am schnellsten wachsenden GPS-Anwendungen. Mit GPS ausgerüstete Flottenfahrzeuge, öffentliche Verkehrsmittel, Lieferwagen und Kurierdienste verwenden Empfänger, um ihre Standorte jederzeit zu überwachen.

GPS hilft auch, Leben zu retten. Viele Polizei-, Feuerwehr- und Rettungsdienste setzen GPS-Empfänger ein, um den nächstgelegenen Polizei-, Feuerwehr- oder Krankenwagen zu ermitteln und so in Situationen, in denen es um Leben und Tod geht, schnellstmöglich reagieren zu können.

Was ist Navigation?

Seit prähistorischen Zeiten haben die Menschen versucht, einen zuverlässigen Weg zu finden, um zu wissen, wo sie sich befinden, um sich dorthin zu begeben, wohin sie gehen, und um wieder nach Hause zu kommen. Höhlenmenschen benutzten wahrscheinlich Steine, wenn sie auf Nahrungssuche gingen. Diese Markierungen wurden immer wieder ausradiert. Die ersten Seefahrer hielten sich genau an die Küste, um sich nicht zu verirren. Die nächsten wichtigen Entwicklungen auf der Suche nach der perfekten Navigationsmethode waren der Magnetkompass und der Sextant. Die Nadel eines Kompasses zeigt immer nach Norden, so dass man immer weiß, in welche Richtung man sich bewegt. Der Sextant verwendet verstellbare Spiegel, um den genauen Winkel der Sterne, des Mondes und der Sonne über dem Horizont zu messen. In den Anfängen seiner Verwendung war es jedoch nur möglich, den Breitengrad (die Position auf der Erde, gemessen nördlich oder südlich des Äquators) anhand der Sextantenbeobachtungen zu bestimmen. Die Segler waren noch nicht in der Lage, ihren Längengrad (die Position auf der Erde, gemessen nach Osten oder Westen) zu bestimmen.

Im Jahr 1761 entwickelte ein Tischler namens John Harrison eine Schiffsuhr, ein so genanntes Chronometer, das nur etwa eine Sekunde pro Tag verlor oder gewann – für die damalige Zeit unglaublich genau. In den folgenden zwei Jahrhunderten wurden Sextanten und Chronometer zusammen verwendet, um Längen- und Breitengrade zu bestimmen.

Anfang des 20. Jahrhunderts wurden mehrere funkgestützte Navigationssysteme entwickelt, die während des Zweiten Weltkriegs in großem Umfang eingesetzt wurden.

Vorteile und Nachteile des Global Positioning System (GPS)

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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.

Globales Positionierungssystem: eine neue Chance für die Messung körperlicher Aktivität

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Globales Positionierungssystem: eine neue Chance für die Messung körperlicher Aktivität

Eine genaue Messung der körperlichen Aktivität ist eine Voraussetzung für die Überwachung des Aktivitätsniveaus der Bevölkerung und die Entwicklung wirksamer Maßnahmen. Die Technologie des Global Positioning System (GPS) bietet das Potenzial, die Messung der körperlichen Aktivität zu verbessern. Dieser Artikel gibt 1) einen Überblick über die vorhandene Literatur zur Anwendung von GPS zur Überwachung menschlicher Bewegung, mit besonderem Schwerpunkt auf körperlicher Aktivität im Freien, 2) erörtert Probleme im Zusammenhang mit der GPS-Nutzung und 3) gibt Empfehlungen für zukünftige Forschung. Die Ergebnisse zeigen, dass GPS ein nützliches Instrument ist, um unser Verständnis von körperlicher Aktivität zu erweitern, da es den Kontext (Standort) der Aktivität liefert und in Verbindung mit geografischen Informationssystemen einen gewissen Einblick in die Interaktion von Menschen mit ihrer Umwelt geben kann. Allerdings haben keine Studien gezeigt, dass GPS allein ein zuverlässiges und gültiges Maß für körperliche Aktivität ist.

Hintergrund

Die Prävalenz der körperlichen Inaktivität (keine oder nur sehr geringe körperliche Betätigung am Arbeitsplatz, zu Hause, im Verkehr oder in der Freizeit) wird weltweit auf 17 % geschätzt, während die Schätzung für ein unzureichendes Maß an körperlicher Betätigung (< 150 Minuten moderate oder < 60 Minuten intensive Bewegung pro Woche) bei 40 % liegt. Bewegungsmangel wird mit einem erhöhten Risiko für ischämische Herzkrankheiten, Typ-2-Diabetes, Dickdarmkrebs, Depressionen und Brustkrebs in Verbindung gebracht. Eine genaue Messung der körperlichen Aktivität ist eine Voraussetzung für die Überwachung des Niveaus der körperlichen Aktivität und die Entwicklung wirksamer Maßnahmen.

Ein großes Manko der bisherigen Bewegungsforschung ist der Mangel an objektiven, praktischen und kostengünstigen Instrumenten zur Messung der körperlichen Aktivität und des Energieverbrauchs in großem Maßstab. Gegenwärtig gilt doppelt markiertes Wasser (DLW) als “Goldstandard” für die Bestimmung des Gesamtenergieverbrauchs, doch seine Nützlichkeit für eine breit angelegte bevölkerungsbasierte Forschung wird durch die Belastung der Teilnehmer und die hohen Kosten eingeschränkt. Methoden wie die direkte Beobachtung sind zeitaufwendig und in großem Maßstab nicht praktikabel. Sekundäre Messinstrumente wie Herzfrequenzmesser (die Aufschluss über die Trainingsintensität geben), Beschleunigungsmesser (die die Anzahl der Bewegungen anzeigen) und Schrittzähler liefern zwar eine objektive Bewertung der körperlichen Aktivität, aber keine Informationen über den Kontext der Aktivität wie Ort, zurückgelegte Strecke und Geschwindigkeit.

Ein neues und potenziell wertvolles Instrument zur Verbesserung der Bewertung der körperlichen Aktivität ist das Global Positioning System (GPS). Ein besseres Verständnis der Art der körperlichen Aktivität (oder Inaktivität) ist unerlässlich, wenn wir wirksame Maßnahmen entwickeln und umsetzen wollen. Die Technologie des Global Positioning System (GPS) hat das Potenzial, unser Verständnis von körperlicher Aktivität durch die Bereitstellung von Standortinformationen zu verbessern. Forscher haben damit begonnen, die GPS-Technologie in Studien zur körperlichen Aktivität zu integrieren. Da die Technologie jedoch relativ neu ist, gibt es derzeit nur eine Handvoll solcher Forschungsstudien. Ziel dieses Artikels ist es, einen Überblick über die Literatur zur Anwendung von GPS zur Überwachung der menschlichen Bewegung zu geben, wobei der Schwerpunkt auf der körperlichen Aktivität im Freien liegt. Im Einzelnen wird zunächst GPS beschrieben, es wird untersucht, wie es zur Bewertung menschlicher Bewegung eingesetzt wurde, und es werden Empfehlungen für die künftige Forschung gegeben.

Was ist GPS?

Das Global Positioning System (GPS) ist derzeit das einzige voll funktionsfähige globale Satellitennavigationssystem (GNSS). Vierundzwanzig GPS-Satelliten umkreisen derzeit die Erde und senden Signale an GPS-Empfänger, die den Standort, die Richtung und die Geschwindigkeit des Empfängers bestimmen. Seit dem Start des ersten Versuchssatelliten im Jahr 1978 hat sich das GPS zu einem unverzichtbaren Instrument für die Navigation und zu einem wichtigen Hilfsmittel für die Landvermessung und Kartografie entwickelt. GPS liefert auch eine präzise Zeitreferenz, die in vielen Anwendungen wie der wissenschaftlichen Erforschung von Erdbeben und der Synchronisierung von Telekommunikationsnetzen eingesetzt wird.

GPS wurde ursprünglich vom Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten (USA) entwickelt. Aufgrund seiner militärischen Anwendung wandte das US-Verteidigungsministerium den selektiven Fehler an, einen absichtlichen Fehler, der in das System eingebettet ist, um das Risiko zu verringern, dass feindliche Kräfte das hochpräzise System nutzen. Im Jahr 2000 gab der damalige Präsident Clinton bekannt, dass er das US-Militär angewiesen hatte, die Verschlüsselung der Signale des GPS-Satellitennetzes (Global Position System) einzustellen, so dass die Daten auch für zivile GPS-Besitzer zugänglich wurden.

Die Position eines GPS-Empfängers wird berechnet, indem die Entfernung zwischen ihm und drei oder mehr GPS-Satelliten gemessen wird. Jeder Satellit ist mit einer Atomuhr ausgestattet. Beim ersten Einschalten durchlaufen die GPS-Geräte eine Initialisierungsphase, in der sie Signale von den Satelliten erfassen und die GPS-Uhr mit der Atomuhr des Satelliten synchronisieren. GPS-Geräte empfangen und analysieren ständig Funksignale von den Satelliten und berechnen die genaue Entfernung (Reichweite) zu jedem georteten Satelliten. GPS-Geräte verwenden Trilateration, eine mathematische Technik, um die Position, Geschwindigkeit und Höhe des Benutzers zu bestimmen.

GPS wird heute in einer Vielzahl von kommerziellen und Forschungsanwendungen eingesetzt, z. B. in den Bereichen Umweltexposition, Landwirtschaft, Ökologie, Fahrbewertung, Schätzung der Reisezeit und seit kurzem auch in der Sportwissenschaft. Technologische Verbesserungen haben zu tragbaren GPS-Geräten geführt, die über einen ausreichenden Speicher verfügen, um Positionsdaten über einen längeren Zeitraum zu speichern, und somit die Möglichkeit bieten, Standortinformationen zu geringen Kosten zu erhalten. Trotz der verbesserten Tragbarkeit ist GPS nicht uneingeschränkt nutzbar. GPS-Geräte können ihre Position in Innenräumen (insbesondere in Betongebäuden), unter dichten Baumkronen und in dichten städtischen Gebieten oft nicht aufzeichnen.

Bevor das Satellitensignal den GPS-Empfänger erreicht, wird es durch eine Vielzahl von Quellen wie atmosphärische Bedingungen und lokale Hindernisse beeinflusst, was zu Fehlern in der berechneten Entfernung zum Satelliten und damit auch in der berechneten Geschwindigkeit und Position führen kann. Um diesen Fehler zu beheben, wurde das Differential-GPS (dGPS) eingesetzt, bei dem stationäre Empfänger an bekannten Standorten am Boden platziert werden, um ihre festen Positionen mit der von den Satelliten angegebenen Position zu vergleichen. Mit Hilfe von Funkwellen werden die korrigierten Signale von den stationären Empfängern über einen Differentialempfänger an den GPS-Empfänger gesendet.

GPS-Geräte benötigen beim ersten Einschalten eine Initialisierungsphase, in der das GPS das Signal von den Satelliten empfängt, um Positionsdaten zu erhalten. Die Initialisierungszeit variiert je nach GPS-Marke und -Modell, kann aber zwischen 15 Sekunden und fünf Minuten betragen.

Globales Positionsbestimmungssystem (GPS)

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Globales Positionsbestimmungssystem (GPS)

GPS ermöglicht die einfache Aufzeichnung des Standorts natürlicher und vom Menschen geschaffener Merkmale auf dem Land. Es ermöglicht die Identifizierung des Aufnahmeortes von Fotos oder Videos, die Wiederholung von zuvor aufgenommenen Merkmalen und vieles mehr.

Was ist GPS?

Das Global Positioning System (GPS) ist ein weltraumgestütztes Navigationssystem, das eine Konstellation von Satelliten nutzt, um den Standort der Empfangseinheit auf der Erde zu bestimmen. GPS-Satelliten umkreisen den Globus in einer präzisen Umlaufbahn und senden kodierte Funksignale aus; mindestens vier ihrer Signale können jeden beliebigen Punkt der Erde gleichzeitig erreichen. Diese Signale können Wolken, Glas und Plastik durchdringen; die Signale werden schwächer, wenn sie feste Objekte wie Gebäude durchdringen, und können nicht durch Objekte mit hohem Metallgehalt hindurchgehen. Für den Naturschutz ist es wichtig zu wissen, dass ein GPS-Gerät keine Satellitensignale empfängt, wenn es sich unter einem dichten Walddach, unter der Erde oder unter Wasser befindet.

Obwohl GPS ursprünglich in den 1980er Jahren für militärische Zwecke entwickelt wurde, bietet die Technologie heute Positions-, Geschwindigkeits- und Navigationsinformationen für eine Vielzahl von Benutzern.

Einsatz von GPS für den Naturschutz:-

GPS hilft Naturschutzorganisationen und Gemeinden bei der Verwaltung von Grundstücken, indem es Positionsdaten in Form von Punkten (z. B. Standort eines Baumes oder einer Grundstücksecke), Linien (z. B. ein Weg) oder Flächen (z. B. ein See) aufzeichnet. Durch den Import der Daten in ein geografisches Informationssystem (GIS) können die Benutzer Karten mit diesen Daten erstellen.

Um GPS effektiv nutzen zu können, muss eine Organisation in eine Kombination aus Ausrüstung und Software investieren und Mitarbeiter für die Bedienung der Geräte ausbilden oder einstellen.

Kartierung von Landschaftsmerkmalen:-

Mit GPS können die Benutzer die Lage einer Vielzahl von Merkmalen im Gelände kartieren, z. B. ausgewachsene Wälder, Solitärbäume, invasive Arten, Bodenerosion, durch Brände gestörte Gebiete, Uferpuffer und Wasserwege. Die Benutzer können auch vom Menschen geschaffene Merkmale wie Wege, Bänke, Gebäude, Straßen, Zufahrten und Zäune kartieren. Einmal kartiert, lassen sich diese Merkmale bei einem erneuten Besuch des Grundstücks leicht mit einem GPS-Gerät lokalisieren.

Verknüpfung von Fotos mit GPS-Koordinaten:-

Die Benutzer können vor Ort digitale Fotos machen und diese mit den GPS-Koordinaten in der GIS-Datenbank verknüpfen. Auf diese Weise können die Benutzer wichtige Merkmale und ihre genaue Position visuell erfassen. Durch den Vergleich von Fotos desselben Ortes, die zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen wurden, können die Benutzer Veränderungen an dem Grundstück feststellen. (Dies kann besonders hilfreich sein, um Dienstbarkeiten zu überwachen und mögliche Verstöße zu erkennen).

Dokumentieren von Grundstücksgrenzen:-

Mit GPS können Benutzer die Koordinaten von Grundstücksgrenzen dokumentieren. In der Vergangenheit haben Vermessungsingenieure Grenzsteine verwendet (die im Laufe der Zeit zerstört oder verschoben werden können), um Grenzen zu definieren. Da GPS exakte Koordinaten anstelle von relationalen Landmarken verwendet, sind die Messungen unabhängig davon, was mit dem umgebenden Land oder den als Landmarken verwendeten physischen Objekten geschieht, immer genau. (Beachten Sie, dass die genaue Vermessung von Grundstücksgrenzen den Einsatz von Vermessungsgeräten voraussetzt; siehe den Abschnitt “Vermessungsgeräte” weiter unten. Je nach Zweck der Vermessung kann es auch gesetzlich vorgeschrieben sein, dass die Arbeiten von einem zugelassenen Vermessungsingenieur durchgeführt werden müssen).

Dokumentieren anderer Grenzen:-

Land Trusts können GPS verwenden, um die Grenzen zwischen Gebieten zu dokumentieren, die im Rahmen einer Erhaltungssatzung unterschiedlichen Einschränkungen unterliegen, z. B. die Grenze zwischen einem Gebiet, das in einem weitgehend wilden Zustand bleiben soll, und einem Gebiet, in dem Landwirtschaft erlaubt ist.

Auswahl eines GPS-Empfängers:-

Ein GPS-Empfänger ist die elektronische Einheit, die Satellitensignale empfängt und Positionsdaten erzeugt, die dann mit Hilfe von Kartierungssoftware analysiert werden können. GPS-Geräte unterscheiden sich stark in Preis und Qualität. Da sich die Technologie ständig weiterentwickelt, ist es am besten, sich vor dem Kauf über aktuelle Empfänger zu informieren. Einige Unternehmen vermieten Empfänger, so dass Unternehmen die Möglichkeit haben, verschiedene Empfänger zu testen, bevor sie eine Investition tätigen.

Arten von GPS-Empfängern:-

Basis/Freizeit

Diese Geräte sind am preiswertesten. Sie wurden für Freizeitaktivitäten im Freien wie Wandern und Camping entwickelt und liefern grundlegende Breiten- und Längengradkoordinaten, während sie gleichzeitig interessante Punkte und geradlinige Routen aufzeichnen. Die meisten Geräte haben eine Genauigkeit von fünf bis 10 Metern. Benutzer können Punkte nur mit einem Kurznamen und einer ID-Nummer identifizieren; zusätzliche Attribute müssen manuell erfasst und in GIS-Software eingegeben werden. Basisgeräte kosten im Allgemeinen zwischen 200 und 500 US-Dollar.

Map-Grade:-

Diese Geräte sind anspruchsvoller. Sie ermöglichen eine verbesserte Datenerfassung, einen größeren Kartenausschnitt und eine präzisere Navigation. Wenn sie mit WAAS (Wide Area Augmentation System) ausgestattet sind, sind sie bis auf drei Meter genau; mit Differential-GPS kann die Genauigkeit bis auf einen Meter genau sein. Einige können auch zusätzliche Signale von GLONASS-Satelliten empfangen, um die Genauigkeit weiter zu erhöhen. Auf den meisten Geräten sind Basiskarten installiert; detailliertere Karten sind käuflich zu erwerben. Die Geräte können über zusätzliche Funktionen wie Touchscreens oder eingebaute Kameras verfügen. Garmin, Trimble und Magellan sind die führenden Unternehmen, die kartenfähige Geräte anbieten; Trimble bietet die fortschrittlichsten (und teuersten) Geräte an. Die Geräte können je nach Genauigkeitsgrad und anderen Funktionen zwischen 500 und Tausenden von Dollar kosten.

Smartphones und Tablets sind eine weitere Option. Mit integrierter Software oder herunterladbaren GPS-Anwendungen wie MotionX, GPSLogger und GPX Viewer (von mehreren Land Trusts empfohlen) können sie einige der gleichen Funktionen wie ein handelsübliches GPS-Gerät erfüllen. Eine Internetrecherche zeigt eine große Auswahl an GPS-Anwendungen für Apple- und Android-Geräte, und die meisten von ihnen kosten nur ein paar Euro.

Vermessungsgeräte:-

Diese Geräte werden von Vermessungsingenieuren für präzise Messungen verwendet und sind extrem genau, manchmal bis auf einen Zentimeter genau. Sie können mehrere zehntausend Dollar kosten und erfordern eine umfangreiche Ausbildung und Fachkenntnisse, was sie für die meisten Land Trusts und Gemeinden unpraktisch macht.

Luftaufnahme:-

Eine neuere Entwicklung in der GPS-Technologie für Land Trusts ist der Einsatz unbemannter Luftfahrzeuge (UAVs, auch Drohnen genannt) zur Erfassung datengestützter Luftbilder von Grundstücken. Da UAVs GPS-Signale empfangen, ist jedes von ihnen aufgenommene Videobild mit einem bestimmten Standort verknüpft. Plattformen wie Survae ermöglichen es Land Trusts, diese Daten auf vielfältige Weise zu nutzen, von der Erstellung von GIS-Kartenschichten bis zur Überwachung von Dienstbarkeiten im Laufe der Zeit.

Der wirtschaftliche Nutzen von GPS

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Der wirtschaftliche Nutzen von GPS

Dieser Artikel basiert auf einer Präsentation vor dem National Space-Based Positioning, Navigation and Timing Advisory Board im Juni 2015. Die Studie, über die auf der Sitzung berichtet wurde, wurde vom Nationalen Exekutivausschuss für weltraumgestützte Positionsbestimmung, Navigation und Zeitmessung in Auftrag gegeben. Sie zeigt die weitverbreitete Nutzung und Bedeutung von GPS für die USA, mit einem geschätzten Nutzen im Jahr 2013 von etwa 56 Milliarden Dollar oder 0,3 % des BIP für eine Untergruppe von Anwendungen. Die Studie ist der erste Teil eines Projekts, mit dem diese Analyse verfeinert und erweitert werden soll.

Von Irv Leveson

GPS ist für viele zivile Anwendungen und Innovationen von entscheidender Bedeutung und bringt große wirtschaftliche Vorteile mit sich. Diese Vorteile sind mit der Integration von GPS in andere Technologien und der breiteren und tieferen Anwendung des Systems rasch gewachsen. Neue GPS-Signale und andere Verbesserungen des Systems werden die Nutzung weiter ausbauen und verbessern. Die unmissverständliche Schlussfolgerung: GPS ist überall.

Die Vorteile von GPS für die USA werden mit der Verfügbarkeit anderer GNSS-Systeme zunehmen, auch wenn der Anteil von GPS an den weltweiten GNSS-Vorteilen geringer sein wird. Die USA werden weiterhin eine Führungsrolle übernehmen und Standards und Innovationen in Technologie und Anwendungen mit positivem Feedback aus dem Inland anbieten.

GPS und andere GNSS und Verbesserungen erhöhen die Produktivität, reduzieren und vermeiden Kosten, sparen Zeit, ermöglichen verbesserte und neue Produktionsprozesse, Produkte und Märkte, erhöhen die Gesundheit und das Wohlbefinden, reduzieren Verletzungen und den Verlust von Menschenleben, verbessern die Umwelt und erhöhen die Sicherheit.

Das National Executive Committee for Space-Based Positioning, Navigation and Timing (PNT), das für die Aufrechterhaltung der Führungsposition der USA im Bereich GNSS verantwortlich ist, hat eine Studie in Auftrag gegeben, um den breiten wirtschaftlichen Nutzen von GPS quantitativ zu bewerten. Ziel ist es, die Öffentlichkeit, Entscheidungsträger auf Bundesebene und Eigentümer/Betreiber kritischer Infrastrukturen über die Bedeutung von GPS und die Notwendigkeit, es vor Störungen zu schützen, zu informieren. Die Bewertung der wirtschaftlichen Auswirkungen von Maßnahmen wie der Verhinderung oder Untersagung von Störungen, der Neuzuweisung von Frequenzen, der Entwicklung von Zusatz- oder Reservesystemen und/oder der Verstärkung von Empfängern kann durch Wertschätzungen und die zu ihrer Ableitung verwendeten Daten unterstützt werden. Darüber hinaus können wirtschaftliche Werte zur Planung der GPS-Modernisierung und zur Analyse von Budgets beitragen. Grundlegende Schätzungen erleichtern den Vergleich mit zukünftigen Entwicklungen. Schätzungen des GPS-Nutzens werden aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Informationen immer nur grobe Richtwerte sein, auch wenn die Methodik noch so ausgeklügelt ist, aber in vielen Fällen ist die Kenntnis von Größenordnungen für die Wahl von Maßnahmen unerlässlich.

Weitverbreitete, allgegenwärtige Auswirkungen. Das technologische Umfeld ist geprägt von raschen Veränderungen in der Informations- und Materialtechnologie und der Integration von Technologien auf verschiedenen Ebenen, von Systemen auf einem Chip bis hin zu Großsystemen. GPS wird zunehmend mit anderen Technologien und Systemen integriert, die aufeinander aufbauen, um bessere Ergebnisse zu erzielen.

Das US-Ministerium für Innere Sicherheit zählt GPS zu den Grundlagentechnologien, da es in 14 der 16 Branchen, die als Teil der kritischen Infrastruktur des Landes eingestuft werden, eine entscheidende Rolle spielt. Es ist sinnvoll, die Rolle des GPS als besonders wichtig für die “Befähiger” zu betrachten, d. h. für Branchen, die die übrige Wirtschaft besonders unterstützen und an der Spitze des Wirtschaftswachstums stehen. Dazu gehören vor allem die Bereiche Transport, Kommunikation, Energie und Finanzdienstleistungen.

Wirtschaftlicher Wert versus Auswirkungen:-

Der volkswirtschaftliche Wert ist der Mehrwert, der sich aus der Bereitstellung einer Ware oder Dienstleistung oder der Einführung einer Technologie für die Wirtschaft ergibt. Der Nutzen wird im Verhältnis zu dem gemessen, was ohne GPS zu erwarten gewesen wäre. Der direkte wirtschaftliche Wert ist der Wertzuwachs in den nutzenden Sektoren. Der wirtschaftliche Gesamtwert umfasst den Wertzuwachs bei den Lieferanten und den in der übrigen Wirtschaft induzierten Wert.

Die direkten wirtschaftlichen Auswirkungen hingegen beziehen sich auf die Bedeutung der Sektoren, die das GPS nutzen. Die wirtschaftlichen Gesamtauswirkungen sind die Bedeutung der vom GPS betroffenen Sektoren, unabhängig davon, ob sie das GPS nutzen oder nicht. Die gesamtwirtschaftlichen Auswirkungen des GPS entsprechen praktisch der Größe der gesamten Wirtschaft und sind daher nicht sehr aussagekräftig.

Direkte wirtschaftliche Auswirkungen werden anhand der Wertschöpfung der nutzenden Sektoren gemessen, wenn es darum geht, Überschneidungen zwischen Sektoren zu vermeiden, die voneinander kaufen und aneinander verkaufen. Sie können anhand der Einnahmen eines einzelnen Sektors gemessen werden, wenn es nicht um die Hinzufügung von Sektoren geht, so dass es nicht notwendig ist, Doppelarbeit zu vermeiden.

Die Unterscheidung zwischen wirtschaftlichem Wert und wirtschaftlicher Auswirkung ist von entscheidender Bedeutung. Selbst wenn die wirtschaftliche Auswirkung anhand der Wertschöpfung und nicht anhand der Einnahmen gemessen wird, ist der Wert nicht der Nettozuwachs, der sich aus der Verwendung des Produkts oder der Technologie für die Wirtschaft ergibt. Er ist lediglich die Größe des nutzenden Sektors.

Die GSA-Studie

Die umfassendsten Schätzungen zur Größe des globalen GNSS-Marktes stammen von der Europäischen GNSS-Agentur (GSA), die vier Marktberichte von 2010 bis 2015 veröffentlicht hat. Bei den Daten handelt es sich um Messungen der wirtschaftlichen Auswirkungen und nicht des wirtschaftlichen Wertes. Die Berichte sind von großem Interesse, da sie einen umfassenden globalen Überblick über die Größe der Märkte bieten und Prognosen enthalten. Im Gegensatz dazu liegt der Schwerpunkt in diesem Teil der vorliegenden Studie auf dem aktuellen wirtschaftlichen Wert, wobei die Vorteile der USA für GPS bewertet werden.

Ein Grund für das Interesse an den GSA-Berichten liegt darin, dass Marktinformationen und -prognosen oft geschützt sind und dass es bei Marktforschungsstudien große Unstimmigkeiten geben kann. Die GSA stützt sich auf viele vertrauliche Studien, ohne offen zu legen, welche Quellen zu den einzelnen Schätzungen beigetragen haben. Offensichtlich war es ihr gestattet, geschützte Informationen von einer Reihe von Marktforschungsunternehmen zu übernehmen, da die Daten in den eigenen Schätzungen der GSA subsumiert und/oder in Diagrammen dargestellt werden, für die keine zugrunde liegenden Zahlen angegeben werden – und aus denen es oft schwierig ist, sie auch nur annähernd zu extrahieren.

Im Bericht von 2015 wird die Methodik wie folgt beschrieben: “Das zugrunde liegende Prognosemodell verwendet fortschrittliche Prognosetechniken, die auf eine breite Palette von Eingabedaten, Annahmen und Szenarien angewandt werden.

GPS und Verkehrssicherheit

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GPS und Verkehrssicherheit

Hintergrund zu GPS

Was ist GPS?

Das Global Positioning System (GPS) ist das einzige voll funktionsfähige globale Satellitennavigationssystem (GNSS). Mit Hilfe einer Konstellation von mindestens 24 Satelliten in mittlerer Erdumlaufbahn, die präzise Mikrowellensignale aussenden, ermöglicht das System einem GPS-Empfänger, seinen Standort, seine Geschwindigkeit, seine Richtung und seine Zeit zu bestimmen.

Das Global Positioning System (GPS) ist ein satellitengestütztes Navigationssystem, das aus einem Netzwerk von 24 Satelliten besteht, die vom US-Verteidigungsministerium in die Umlaufbahn gebracht wurden. Ursprünglich war GPS für militärische Anwendungen gedacht, doch in den 1980er Jahren stellte die Regierung das System für die zivile Nutzung zur Verfügung.

GPS funktioniert bei jedem Wetter, überall auf der Welt, 24 Stunden am Tag.

Es wurde als “das präziseste Navigationssystem, das je erfunden wurde” bezeichnet.

GPS ist heute ein öffentlich zugänglicher Dienst, der von jedermann genutzt werden kann.

Wie es funktioniert

GPS-Satelliten umkreisen die Erde zweimal am Tag in einer sehr präzisen Umlaufbahn und senden Signalinformationen zur Erde. GPS-Empfänger nutzen diese Informationen und berechnen mithilfe der Triangulation den genauen Standort des Nutzers.

Im Wesentlichen vergleicht der GPS-Empfänger die Zeit, zu der ein Signal von einem Satelliten gesendet wurde, mit der Zeit, zu der es empfangen wurde. Anhand der Zeitdifferenz kann der GPS-Empfänger feststellen, wie weit der Satellit entfernt ist. Mit den Entfernungsmessungen einiger weiterer Satelliten kann der Empfänger nun die Position des Benutzers bestimmen und sie auf der elektronischen Karte des Geräts anzeigen.

GPS kann die Längen- und Breitengrade von Orten berechnen und diese Informationen an einen Empfänger übermitteln, so dass die Person, die GPS nutzt, ihren Standort korrekt bestimmen und zu den Zielen reisen kann.

GPS-Geräte wurden in einige Fahrzeugmodelle eingebaut und sind auch als eigenständige Geräte erhältlich.

Internationale Anwendung der GPS-Technologie

Nationen auf der ganzen Welt profitieren von der GPS-Technologie, wenn es darum geht, die Sicherheit im Straßenverkehr zu erhöhen.

Internationale Verkehrsministerien laden ihre Geodatenschichten und nehmen sie mit auf die Straße, um die Standorte aller Straßenabschnitte, Verkehrsschilder und Leitplanken zu kartieren, für die sie zuständig sind.

Die mobile GPS-Technologie ermöglicht es den Behörden, ihre Geodaten aus dem Büro heraus dorthin zu bringen, wo sie am besten eingesetzt werden können – auf Autobahnen und Stadtstraßen.

Der Bundesstaat Washington hat ein neues Programm ins Leben gerufen, das die Kartierung aller natürlichen und künstlichen Straßenrandmerkmale vorsieht, auf die ein Fahrzeug in seinem 7.000 Meilen langen Autobahnnetz treffen könnte. Sobald diese riesige Datenbank fertiggestellt ist, wird das Verkehrsministerium von Washington sie nutzen, um Strategien zur Verringerung verschiedener Arten von Kollisionen zu entwickeln.

In den Niederlanden nutzt eines der GPS-Systeme die Bewegungen von Mobiltelefonen, um die Lage von Staus zu ermitteln.

In Australien wird derzeit eine Navigationstechnologie eingeführt, die Echtzeitinformationen über die Verkehrslage liefert.

Diese Technologie, die bereits in Europa, Japan und den USA verfügbar ist, wird in Melbourne, Sydney und Brisbane eingeführt, sofern die Unternehmen, die Navigationsgeräte herstellen, die Technologie übernehmen.

Die japanische Regierung hat eine Verkehrssicherheitskampagne gestartet, bei der modernste Technologie in Verbindung mit den in vielen Fahrzeugen vorhandenen GPS-Navigationssystemen zum Einsatz kommt. Sie plant die Entwicklung eines Systems, das automatisch Informationen über Unfälle und die Verkehrslage auf Autobahnen an die am Armaturenbrett montierten globalen Positionierungssysteme übermittelt.

Vorteile von GPS

Ein niederländisches Forschungsunternehmen hat festgestellt, dass die Satellitennavigationstechnologie einen positiven Einfluss auf die Verkehrssicherheit hat.

Die Verfügbarkeit und Genauigkeit des Global Positioning System (GPS) erhöht die Effizienz und Sicherheit von Fahrzeugen auf Autobahnen, Straßen und im öffentlichen Nahverkehr.

GPS ermöglicht die automatische Fahrzeugortung und fahrzeuginterne Navigationssysteme, die heute weltweit weit verbreitet sind. Durch die Kombination der GPS-Positionstechnologie mit Systemen, die geografische Informationen anzeigen können, oder mit Systemen, die Daten automatisch an Bildschirme oder Computer übertragen können, wird eine neue Dimension im Landverkehr erreicht.

GIS wird heute zur Überwachung der Fahrzeugposition eingesetzt und ermöglicht wirksame Strategien, mit denen Transitfahrzeuge im Fahrplan gehalten und Fahrgäste über genaue Ankunftszeiten informiert werden können.

Vorteile von GPS für die Verkehrsteilnehmer

Der Einsatz eines Satellitennavigationssystems verbessert das Fahrverhalten in unbekannten Gebieten, erhöht die Wachsamkeit und verringert den Stresspegel.

Eine internationale Studie ergab, dass der Einsatz eines GPS-Geräts die Zahl der gefahrenen Kilometer um 16 Prozent und die Fahrzeit in einem unbekannten Gebiet um 18 Prozent reduziert. GPS-Systeme helfen Autofahrern dabei, den Standort von Objekten auf, in oder neben dem Straßennetz zu bestimmen.

Dazu gehören Tankstellen, Wartungs- und Notdienste, Ein- und Ausfahrten, Schäden am Straßennetz usw.

Die Autofahrer werden durch eine ständig aktualisierte Datenbank über Unfallschwerpunkte, Grundschulzonen, Standorte von Sicherheitskameras und andere gefährliche Straßenabschnitte gewarnt.

Zu den neuen Entwicklungen gehören Forschungsarbeiten zur Warnung der Autofahrer vor potenziell kritischen Situationen wie Verkehrsverstößen oder Unfällen.

GPS-Blitzerwarner helfen Autofahrern, sich an die örtlichen Geschwindigkeitsbegrenzungen zu halten und sorgen so für ein sicheres und sorgenfreies Autofahren.

Der Einsatz eines Navigationssystems erhöht die Aufmerksamkeit des Fahrers und reduziert den Stress

Vor der Fahrt gibt der Autofahrer seine Zieladresse auf dem Touchpad des Systems ein, und innerhalb von Sekunden weisen Pfeile auf der sich bewegenden Karte und eine freundliche Frauenstimme den Weg. Die meisten Systeme bieten sogar die Möglichkeit, die einfachste, schnellste oder landschaftlich reizvollste Route anzugeben.

Autofahrer erhalten auch Informationen über die aktuelle Geschwindigkeit, die Durchschnittsgeschwindigkeit, die erreichte Höchstgeschwindigkeit und die geschätzte Zeit bis zum Erreichen des Ziels.

Die Verkehrsinformationen sind in Echtzeit verfügbar und nicht von den Straßen- oder Wetterbedingungen abhängig.

Warum ist GPS wichtig?

Posted on by Rüdiger Hermann

Warum ist GPS wichtig?

GPS bedeutet einfach Global Positioning System, ein Netzwerk von Satelliten, die im Weltraum kreisen und präzise und genaue Positionsdaten senden.

GPS ist in der Lage, Standorte bis zu drei Dimensionen wie Breitengrad, Längengrad und Höhe genau zu bestimmen. Die Signale eines GPS-Satelliten können genaue und präzise Informationen liefern, die zur Schätzung der Geschwindigkeit, der Zeit und des genauen Standorts von Objekten oder Menschen verwendet werden.

Die Navigationsinformationen des GPS-Satelliten sind für jeden überall auf der Welt kostenlos verfügbar. Die einzigen Kosten, die anfallen, sind der Kauf eines GPS-Empfängers, des Geräts, das die Informationen von den Satelliten in der Umlaufbahn entschlüsselt. Der Nutzen der Informationen und Daten, die mit einem kleinen GPS-Empfänger gewonnen werden können, ist im Vergleich zum Preis, der auf ihm steht, sehr groß.

Der moderne technologische Fortschritt hat die Verwendung von GPS im Gegensatz zu früher sehr einfach gemacht. Smart-Phones und Autos können jetzt GPS in Sekundenbruchteilen empfangen und entschlüsseln.

Das Interessante daran ist, dass Sie für einfache Daten und Informationen wie den genauen Standort nicht extra bezahlen müssen. Für den Zugriff auf Satellitenbilder und -daten von einem GPS-fähigen Smartphone können zusätzliche Datengebühren anfallen.

Geschichte von GPS

Bereits in den 1980er Jahren waren GPS-Daten für jeden, der einen GPS-Empfänger besaß, frei zugänglich. Das allererste GPS wurde von den USA entwickelt, um die weltweiten Aufklärungsbemühungen während des Kalten Krieges zu unterstützen.

Die gewonnenen Daten halfen den Kriegsschiffen der US-Marine, die Meere und Ozeane genauer zu navigieren. Das ursprüngliche System verfügte über fünf robuste Satelliten, die es den Schiffen ermöglichten, ihre genaue Position in einem stündlichen Zeitintervall zu bestimmen.

TRANSIT war der erste GPS-Satellit, der 1960 von der US-Marine erfolgreich gestartet und getestet wurde. Er verfügte über eine Konstellation von fünf Satelliten, die den Weg zu den heutigen GPS-Satelliten ebnete.

Der Timation-Satellit folgte 1967 und lieferte genauere und präzisere Standortdaten als sein Vorgänger. Drei Jahre später wurde das bodengestützte OMEGA-Navigationssystem gestartet, das als erstes ein weltweites Funknavigationssystem bot.

Jahrzehnte später brachte der technologische Fortschritt unter anderem SECOR hervor, ein sehr robustes GPS-Satellitensystem, das die Erde umkreist und ein genaues Datum liefert.

GPS ist eine proprietäre Technologie der US-Regierung, die von Präsident Ronald Reagan für alle Menschen auf der Welt frei zugänglich gemacht wurde. Jetzt haben sowohl Militärs als auch Zivilisten uneingeschränkten Zugang zu GPS-Daten von überall auf der Welt.

Bedeutung von GPS

Seit den 1980er Jahren bis heute ist GPS für Unternehmen, Länder, Organisationen und jeden, der einen GPS-Empfänger besitzt, frei zugänglich.

Fluggesellschaften, Speditionen, Schifffahrtsunternehmen und Autobesitzer nutzen GPS-Systeme, um den Standort von Flügen, Lastwagen, Schiffen und Autos zu überwachen und zu verfolgen. Die Navigationsroute kann in kürzester Zeit und so genau wie möglich überwacht werden.

Mobiles Telefon

Uhrensynchronisation, mobile Notrufe und andere Anwendungen nutzen GPS zur Synchronisierung von Daten mit anderen Basisstationen.

Mobiltelefone sind mit GPS-fähigen Funktionen ausgestattet und auch an den Sendemasten für eine einfache Triangulation während eines Notfalls. Auf diese Weise kann der Standort eines Mobiltelefons während eines Notrufs leicht ermittelt werden. Neueste Softwareentwickler haben Zugang zu den GPS-APIs für bessere Dienste.

Landwirtschaft

In der modernen Landwirtschaft wird GPS-basierte Technologie namens Site Specific Management (SSM) für die mechanisierte Landwirtschaft eingesetzt. GPS wird zur Bestimmung und Schätzung variabler Daten wie Arbeitsbereich, Feldzeit, Kraftstoffverbrauch, Ertragsinformationen, Fahrzeit und Geschwindigkeit der Maschinen eingesetzt.

Geofencing

GPS wird eingesetzt, um eine oder mehrere Fahrzeug-, Schiffs- und Flugflotten zu orten, zu identifizieren und genaue Kontaktberichte zu führen. Auch bei der Personenverfolgung und der Verfolgung von Haustieren wird GPS zur Positionsbestimmung innerhalb eines bestimmten Zeitraums eingesetzt.

Mit der Anbringung eines kleinen GPS-Empfängers kann das System eine Benachrichtigung senden, wenn die Zielperson die festgelegten Zonen verlässt, und bietet außerdem eine kontinuierliche Verfolgung.

Fluggesellschaften, Schifffahrtsunternehmen, Speditionen und Fuhrparkbesitzer verwenden GPS, um die Bewegungen und die Position jedes markierten Gegenstandes zu verfolgen. Flugzeuge und Schiffe nutzen dies, um Kollisionen und Unfälle zu vermeiden, vor allem nachts und bei schlechten Wetterbedingungen und schlechter Sicht.

Wegbeschreibung

Hatten Sie jemals Schwierigkeiten, sich in einer neuen Stadt oder einem neuen Land zurechtzufinden? Mit GPS ist das ganz einfach. GPS hilft dabei, genaue Richtungsangaben und Informationen über Orte und Sehenswürdigkeiten zu geben. Reisende nutzen GPS, um Koordinaten für die Wegbeschreibung zu generieren.

GPS-fähige Autos nutzen GPS-Daten in Echtzeit, um den Weg in unbekannte Gebiete zu weisen. Navigatoren schätzen die digital präzisen Orientierungs- und Geschwindigkeitsmessungen für die richtige Orientierung.

Vermessung

Vermessungsingenieure verwenden absolute Positionen aus GPS-Daten wie Breitengrad, Längengrad, Höhe und Zeit, um Karten zu erstellen und Grundstücksgrenzen zu bestimmen. Sie verlassen sich bei der ordnungsgemäßen Abgrenzung und Demarkierung von Grenzen in hohem Maße auf GPS-Daten. Tragbare GPS-Geräte sind sowohl für Vermessungsstudenten als auch für Fachleute ein unverzichtbares und praktisches Hilfsmittel.

Tektonik

Wussten Sie, dass leichte Verwerfungen der tektonischen Platten der Erde zu verheerenden Erdbeben führen? GPS wird eingesetzt, um selbst kleinste Bewegungen der Platten, die Bewegung der Erdkruste und die Verformung der Platten zu messen und so Erdbeben zu überwachen und vorherzusagen. GPS-Daten werden in Zusammenarbeit mit seismischen Daten verwendet, um Karten zur Erdbebengefährdung zu erstellen, die den geografischen Behörden zur Verfügung stehen.

Robotik und automatisierte Fahrzeuge

Autonome und selbstnavigierende Roboter verwenden GPS-Sensoren zur Berechnung von Längen- und Breitengrad, Geschwindigkeit, Zeit und Kurs. Die Roboter erhalten diese Daten vom GPS und entschlüsseln und analysieren sie dann, um einfache Bewegungen auszugeben.

Bei der neuesten Technologie fahren Autos selbständig auf der gleichen Straße wie Menschen. Die Autos sind mit GPS-fähigen Funktionen ausgestattet, die die vom GPS erhaltenen Routen- und Standortdaten nutzen, um zu funktionieren.

Geotagging

Moderne Kameras sind in der Lage, digitalen Bildern, wie z. B. Fotos, automatisch einen Standort und die Uhrzeit zuzuordnen. Eine Kamera wie die Nikon GP-1 verwendet GPS-Daten, um Kartenüberlagerungen zu erstellen, indem sie Dokumente und digitale Bilder mit Standortkoordinaten versieht.

7 Nachteile von GPS

Posted on by Rüdiger Hermann

7 Nachteile von GPS

PS (Global Positioning System) wurde ursprünglich vom US-Verteidigungsministerium für militärische Zwecke entwickelt. Heute ist das System weit verbreitet und wird in Navigationsgeräten und Smartphones sowie bei der Landvermessung und der Überwachung von Verwerfungslinien, die Erdbeben verursachen können, eingesetzt.

GPS und die damit verbundene Technologie haben viele Vorteile, aber auch einige Nachteile mit sich gebracht. In diesem Artikel werden die sieben wichtigsten Nachteile von GPS aufgeführt.

Hier sind einige der wichtigsten Nachteile, die mit dem Einsatz von GPS verbunden sind und die ich in diesem Artikel behandle:

1. Ungenauigkeit

GPS-Geräte sind auf den Empfang von Signalen von mindestens vier Satelliten angewiesen. Wenn sie nur mit drei Satelliten in Verbindung stehen, ist die Positionsbestimmung nicht ganz genau. Probleme können auftreten, wenn Hindernisse wie Mauern, Gebäude, Wolkenkratzer und Bäume das Signal behindern.

Auch extreme atmosphärische Bedingungen, wie geomagnetische Stürme, können Probleme verursachen. Darüber hinaus kann die Kartentechnologie, die in Verbindung mit dem GPS verwendet wird, ungenau oder nicht auf dem neuesten Stand sein und Navigationsfehler verursachen.

2. Fehlende Ortskenntnis

Ortskenntnis ist auf Reisen von großer Bedeutung. Wenn Sie sich ausschließlich auf die GPS-Technologie verlassen, können Ihnen Informationen entgehen, die für Ihre Reise nützlich sein könnten. Zum Beispiel, ob ein Straßenabschnitt zu bestimmten Tageszeiten überschwemmungsgefährdet ist oder andere Gefahren birgt, ob es landschaftlich reizvolle Aussichten gibt oder ob die Straße zu bestimmten Zeiten gesperrt ist, zum Beispiel wegen Zugbrücken oder Bahnübergängen.

3. Ablenkung beim Fahren

GPS-Geräte sind von Natur aus ablenkend. Theoretisch geben sie Ihnen Audioanweisungen und Sie müssen nur gelegentlich einen Blick auf die Karte werfen. Doch in der Praxis kann es passieren, dass Sie während der Fahrt mit Ihrem Smartphone oder einem anderen Gerät herumspielen und versuchen, das Ziel zu ändern, Daten einzugeben oder andere Einstellungen zu ändern. Das ist ein Rezept für Unfälle.

4. Signal- oder Akku-Ausfall

Wenn Sie sich ausschließlich auf GPS verlassen, kann es zu Problemen kommen, wenn das Signal ausfällt oder Sie ein batteriebetriebenes Gerät verwenden, dem der Strom ausgeht (GPS-Geräte sind fast immer stromhungrig). Wenn Sie nicht über ein Backup verfügen, wie z. B. herkömmliche Papierkarten, können Sie sich leicht verirren, ohne zu wissen, wo Sie hinmüssen.

5. Abhängigkeit vom US-Verteidigungsministerium

GPS wurde vom US-Verteidigungsministerium (DoD) für militärische Zwecke entwickelt. Es hilft nicht nur bei der Navigation von Land- und Wasserfahrzeugen, sondern hat auch andere Verwendungszwecke, z. B. die genaue Ausrichtung von Raketen.

Das System ist derzeit allgemein und kostenlos verfügbar, aber das Verteidigungsministerium kann die Nutzung selektiv einschränken oder den Dienst jederzeit deaktivieren, wenn es dies wünscht. Dies geschah 1999, als dem indischen Militär während des Kargil-Krieges der Dienst verweigert wurde. Es gibt auch nichts, was das Verteidigungsministerium daran hindern könnte, für den Dienst Gebühren zu erheben, wenn es dies wünscht.

6. Datenschutz und Kriminalität

GPS-Geräte können dazu verwendet werden, Personen ohne deren Wissen zu verfolgen. Ein solches Gerät kann z. B. in einem Auto angebracht werden, so dass der Standort des Opfers jederzeit bekannt ist. Diese Methode kann auch als Hilfsmittel für alle möglichen schändlichen und kriminellen Zwecke eingesetzt werden, wie z. B. Stalking, Einbruch, Entführung und sogar Mord. Diese Ortungsgeräte sind zunehmend erschwinglich und leicht zu beschaffen.

7. Kommerzielle Ausbeutung

Wenn GPS mit anderen Technologien kombiniert wird, z. B. mit sozialen Medien im Internet oder Handy-Apps, kann es für kommerzielle Organisationen ein Leichtes sein, die Bewegungen einer Person zu verfolgen und diese Informationen zu nutzen, um Daten über die Reise- und Einkaufsgewohnheiten einer Person zu sammeln oder sie mit Werbung zu versorgen, die auf ihrem Standort basiert. Es kann schwierig, wenn nicht gar unmöglich sein, sich gegen solche invasiven Maßnahmen zu wehren.

Vor- und Nachteile von GPS

Posted on by Rüdiger Hermann

Vor- und Nachteile von GPS

Das Global Positioning System (GPS) ist ein satellitengestütztes Ortungssystem, das sich im Besitz der US-Regierung und der US-Luftwaffe befindet. Die grundlegende Technik von GPS besteht darin, die Entfernungen zwischen den Empfängern zu bestimmen und gleichzeitig die beobachteten Satelliten zu ermitteln. Die Positionen der Satelliten werden vorhergesagt und zusammen mit dem GPS-Signal an den Benutzer übertragen. Anhand verschiedener ermittelter Positionen (der Satelliten) und damit gemessener Entfernungen zwischen Empfänger und Satelliten wird häufig die Position des Empfängers bestimmt. Die Positionsdifferenz, die auch in Bezug auf die Zeit bestimmt werden kann, ist dann die Geschwindigkeit des Empfängers.

Diese Satelliten befinden sich in der Regel in einer Höhe von 20.000 km über der Erde mit einer Geschwindigkeit von 14.000 km/Stunde. Die Signale werden von diesen Satelliten mit der Geschwindigkeit der Sonne gesendet.

GPS verwendet das mathematische Prinzip der “Trilateration”, um die Position eines Objekts zu bestimmen, und besteht aus einem System von etwa 30 Satelliten, die die Erde umkreisen.

 

Die an der Funktionsweise von GPS beteiligten Einheiten sind

  • Satelliten (das Raumsegment).
  • Kontrollsystem (betrieben vom US-Militär).
  • Signale
  • Die Position der Satelliten wird durch Signale bestimmt, die sie an die Empfänger senden.
  • Diese Signale werden von Empfängern empfangen, die an den zu ortenden Objekten angeschlossen sind.
  • Wichtig dabei ist, dass mindestens 4 Satelliten erforderlich sind, um den genauen Standort des Empfängers auf der Erde zu bestimmen.
  • 3 Satelliten werden eingesetzt, um den Ort der Situation zu bestimmen.
  • Der 4. Satellit wird eingesetzt, um die Zielposition der Satelliten zu überprüfen.
  • Der GPS-Empfänger nimmt das Wissen von den Satelliten auf und nutzt die Taktik der Triangulation, um die genaue Position des Benutzers zu ermitteln.

Vorteile des Global Positioning System :

GPS ist extrem einfach zu navigieren, weil es Ihnen die Richtung für jede Kurve, die Sie nehmen, sagt, sonst müssen Sie sich vorstellen, Ihr Ziel zu erreichen.

GPS arbeitet wetterunabhängig, so dass Sie sich keine Sorgen um das Klima machen müssen wie bei anderen Navigationsgeräten.

GPS kostet Sie sehr wenig im Vergleich zu anderen Navigationssystemen.

Die größte Attraktion dieser Technik ist die 100-prozentige Abdeckung der Erde.

Es hilft Ihnen auch bei der Suche nach Restaurants, Hotels und Tankstellen in der Nähe und ist äußerst nützlich für einen Ersatzort.

Aufgrund seiner geringen Kosten lässt es sich sehr leicht in andere Technologien wie das Telefon integrieren.

Das System wird regelmäßig von der Regierung der Vereinigten Staaten aktualisiert und ist daher sehr fortschrittlich.

Es ist das einfachste Navigationssystem auf dem Wasser, da wir in größeren Gewässern oft in die Irre geführt werden, weil wir nicht richtig orientiert sind.

Das GPS-Signal ist weltweit verfügbar. Daher werden die Benutzer nirgendwo ohne sie sein.

GPS wird oft überall auf der Welt verwendet, da es von weltweiten Satelliten gespeist wird, so dass man oft überall darauf zugreifen kann.

Nachteile des weltweiten Positionierungssystems :

Manchmal kann GPS aus bestimmten Gründen ausfallen, und in diesem Fall möchten Sie eine Ersatzkarte und Wegbeschreibung haben.

Wenn Sie GPS mit einem batteriebetriebenen Gerät verwenden, kann auch die Batterie ausfallen und Sie benötigen eine externe Stromversorgung, was nicht immer möglich ist.

Manchmal sind GPS-Signale aufgrund von Hindernissen wie Gebäuden, Bäumen oder extremen atmosphärischen Bedingungen wie geomagnetischen Stürmen ungenau.

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

GPS durchdringt keine festen Mauern oder Strukturen. Es leidet auch unter großen Konstruktionen oder Strukturen.

5 Vorteile der GPS-Ortung

Posted on by Rüdiger Hermann

5 Vorteile der GPS-Ortung

n der Welt der Transporttechnologie zahlt es sich aus zu verstehen, was Ihre Flotte braucht und wie Ihr Unternehmen am meisten von neuen Technologien profitieren kann. Die GPS-Flottenverfolgung ist eine bewährte Technologie, die weit über Punkte auf einer Landkarte hinausgeht. Um das Beste aus der GPS-Ortung herauszuholen, sollten Sie sich zunächst über die Vorteile der GPS-Ortung im Klaren sein und einschätzen, wie sie Ihnen helfen können, die Ziele Ihres Unternehmens zu erreichen.

Hier sind die 5 wichtigsten Vorteile der GPS-Ortung:

1. VERBESSERTE SICHERHEIT

Die Sicherheit Ihrer Fahrer hat zweifellos höchste Priorität für Ihr Unternehmen. Dies beginnt mit gut gewarteten Fahrzeugen, sollte sich aber auch auf die Überwachung des Fahrerverhaltens konzentrieren und sicherstellen, dass sichere Fahrpraktiken eingehalten werden.

Die meisten Anbieter von Flottenverfolgung bieten digitale Wartungsprogramme an, mit denen Sie Wartungspläne mit automatischer Benachrichtigung auf der Grundlage von Kilometerständen oder geplanten Wartungsarbeiten erstellen können. Sie können auch digitale Prozesse für Inspektionen und Wartungstätigkeiten erstellen, die es Ihren Fahrern und Wartungsteams ermöglichen, Fehler zu melden, die dann sofort bearbeitet werden können.

Die meisten GPS-Tracker verfügen auch über integrierte Beschleunigungssensoren und können Fahrer und Manager vor Mustern schlechten Fahrverhaltens warnen, z. B. starkes Bremsen, starkes Beschleunigen, starkes Kurvenfahren und zu hohe Geschwindigkeit. Wenn sie mit KI-fähigen Dashcams ausgestattet sind, können Flottenmanager sogar noch mehr Einblick in abgelenktes Fahren, zu dichtes Auffahren und Rotlichtverstöße gewinnen.

Flotten können diese Daten nutzen, um Belohnungs- und Anerkennungsprogramme zu implementieren, um die besten der besten Fahrer auszuzeichnen und andere Fahrer zu ermutigen, sich zu verbessern.

2. KRAFTSTOFFKOSTEN MINIMIEREN

Laut dem Teletrac Navman Benchmark Report sind die Treibstoffkosten einer der größten Kostenfaktoren für Transportunternehmen, gleich nach der Lohnsumme. Mit GPS-Tracking können Flottenbesitzer nachvollziehen, wann und wie ihre Fahrzeuge eingesetzt werden. Geschwindigkeitsüberschreitungen und anderes schlechtes Fahrverhalten, wie z. B. starkes Beschleunigen, können die Kraftstoffeffizienz verringern und die Kosten erhöhen.

Auch die unbefugte Nutzung von Fahrzeugen kann die Kraftstoffkosten erheblich erhöhen. Ein GPS-Trackingsystem kann das Management über Nutzungszeitbeschränkungen und Kalendervorlagen auf unbefugte Nutzung aufmerksam machen.

Sie können auch die Kraftstoffkosten senken, indem Sie sicherstellen, dass die Fahrer die direktesten Routen zu den Aufträgen nehmen. Durch den Zugriff auf Routenplanungs- und Dispositions-Tools kann Ihr Team sicherstellen, dass die Aufträge dem nächstgelegenen Fahrzeug zugewiesen werden, dass die effizientesten Routen gefahren werden und dass der Kraftstoffverbrauch begrenzt wird.

3. NIEDRIGERE BETRIEBSKOSTEN

Durch den Echtzeit-Zugriff auf die für Ihr Unternehmen wichtigsten Daten können Unternehmen fundiertere Geschäftsentscheidungen treffen und so die Betriebskosten senken.

Der sofortige Zugriff auf Daten hilft Unternehmen, Probleme schnell zu erkennen, und stellt sicher, dass Lösungen gefunden werden können, um die Kosten zu senken, die entstanden wären, wenn das Problem schon länger bestanden hätte.

GPS-Tracker können die Digitalisierung von Prozessen unterstützen und die Datenerfassung vereinfachen. So wird sichergestellt, dass die richtigen Informationen gesammelt und an einem zentralen Ort gespeichert werden, der allen Teammitgliedern zugänglich ist. Durch die Digitalisierung von Prozessen wie Inspektionen vor Fahrtantritt, Auftragsabwicklung und Liefernachweis können Flotten ihre Verwaltungsprozesse rationalisieren, so dass sich ihr Team auf die Erledigung des Auftrags konzentrieren kann.

4. HÖHERE PRODUKTIVITÄT

Die Steigerung der Produktivität spart Zeit und Geld. Mit einem GPS-Flottenverfolgungssystem können Unternehmen die Zeit überwachen, die auf Baustellen oder an Verladestellen verbracht wird, und dafür sorgen, dass die Fahrer produktiver sind. Indem sie sicherstellen, dass das nächstgelegene Fahrzeug zu einem Auftrag geleitet wird, können Unternehmen außerdem Verschwendung vermeiden.

Die Digitalisierung wichtiger Arbeitsabläufe ist eine weitere Möglichkeit zur Steigerung der Produktivität. Mit Liefernachweisen und benutzerdefinierten Formularen, einschließlich der Erfassung digitaler Unterschriften, können Flotten die Lohnabrechnung, Rechnungsstellung, Inventarisierung und andere Back-Office-Aufgaben rationalisieren.

5. DIEBSTAHL-WIEDERHERSTELLUNG

Fahrzeuge und Ausrüstung gehören zu den wertvollsten Vermögenswerten Ihres Unternehmens. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die Aufdeckung von Diebstählen zu den wichtigsten Vorteilen der GPS-Ortung gehört.

Wenn Sie GPS-Tracking auf Ihren Fahrzeugen und anderen Vermögenswerten installiert haben, kann Ihr Unternehmen den Standort leicht überwachen und Kalendervorlagen für die erwartete Nutzung festlegen sowie ungewöhnliche oder unbefugte Nutzung schnell erkennen.

Sie erhalten sofortige Warnmeldungen, wenn ein Fahrzeug oder ein Gerät außerhalb des vorgesehenen Standorts oder der Betriebszeiten eingesetzt wird. Wenn ein Fahrzeug gestohlen wird, kann die Standortverfolgung den Behörden bei der Wiederbeschaffung helfen und teure Ersatz- und Versicherungskosten reduzieren.