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December 2020

Was ist GPS-Ortung und wie funktioniert ein GPS Tracker ?

Die GPS-Technologie ist im modernen Leben fast allgegenwärtig geworden. Die meisten von uns nutzen sie jeden Tag, ohne darüber nachzudenken. Aber verstehen Sie sie auch wirklich? Und wissen Sie, wie Sie die GPS-Ortung optimal nutzen können, um die betriebliche Effizienz Ihres Fuhrparks zu verbessern?

Flottenmanager nutzen GPS jeden Tag, um ihre Flotten und andere Vermögenswerte zu überwachen. Sie erhalten Informationen, die ihnen bei der Lösung von Problemen wie der Einhaltung von Vorschriften, der Effizienz und der Sicherheit helfen. Aber wie geschieht das? Was ist GPS-Ortung und wie funktioniert sie?

Was ist GPS Verfolgung?

Beginnen wir mit dem Namen GPS, der für Global Positioning System steht. Das System besteht aus einem Netz von Satelliten, die die Erde umkreisen, und Geräten, mit deren Hilfe der Standort eines Objekts oder einer Person bestimmt werden kann. Ursprünglich in den 1960er Jahren für militärische Zwecke entwickelt, wurde die GPS-Technologie schließlich 1983 für die Öffentlichkeit zugänglich, und im Laufe der Jahrzehnte gab es immer mehr Fortschritte und Anwendungsfälle. Heutzutage wird GPS in vielen Bereichen eingesetzt, von militärischen Übungen auf der ganzen Welt bis hin zu Wegbeschreibungen, die Autofahrern helfen, ihren Weg zu finden.

Was macht ein GPS Tracker?

Für die GPS-Ortung ist der Tracker erforderlich, dieser wird in einem Fahrzeug, an einem Gerät oder von einer Person getragen. Ein Ortungsgerät für Fahrzeuge liefert Informationen über seinen genauen Standort, so dass es Einzelheiten darüber melden kann, wo sich ein Fahrzeug, ein Gerät oder eine Person befindet. Es verfolgt auch die Bewegungen eines Fahrzeugs, einer Ausrüstung oder einer Person. Ein GPS-Ortungsgerät kann beispielsweise dazu verwendet werden, den Standort eines Lastwagens auf seiner Route, den Aufenthaltsort eines Kindes oder sogar die transportierten Güter zu lokalisieren. Erfahren Sie mehr.

Grundlagen des GPS Ortungssystems

Ein GPS-Ortungssystem nutzt dazu das GNSS-Netzwerk (Global Navigation Satellite System). Dieses Netzwerk besteht aus Satelliten, die mit GPS-Geräten kommunizieren, um Informationen über den aktuellen Standort, die Richtung, die Zeit und die Geschwindigkeit des georteten Fahrzeugs zu liefern.

Wie funktioniert ein Fahrzeugortungsgerät?

GPS-Ortungsgeräte senden spezielle Satellitensignale aus, die von einem Empfänger verarbeitet werden. Diese GPS-Empfänger verfolgen die genaue Position des GPS-Geräts und berechnen die Zeit und die Geschwindigkeit, mit der es sich bewegt. Diese Positionen können auch anhand von vier Arten von GPS-Satellitensignalen berechnet und in dreidimensionalen Ansichten dargestellt werden. GPS-Systeme bestehen aus drei Segmenten: Raum, Steuerung und Benutzer.

Das Raumsegment

Das Global Positioning System besteht aus 27 Satelliten, die die Erde umkreisen. Von diesen 27 Satelliten sind 24 in Betrieb, und drei dienen als Ersatzsatelliten, falls einer der anderen 24 ausfällt. Diese Satelliten umkreisen die Erde alle 12 Stunden und senden Signale, die von GPS-Empfängern empfangen werden.

Das Kontrollsegment

Das Positionierungssystem wird von verschiedenen, rund um den Globus verteilten Ortungsstationen gesteuert. Diese Stationen empfangen die von den Satelliten gesendeten Mikrowellen-Trägersignale, und die GPS-Empfänger wandeln diese Signale in Daten wie Geschwindigkeit, Zeit und Position um.

Das Nutzersegment

GPS-Empfänger empfangen die von den GPS-Satelliten gesendeten Signale und verwenden sie, um die Position des Nutzers in Raum und Zeit zu bestimmen.

Zwei Arten von GPS Systemen

Ein GPS-Ortungssystem kann auf verschiedene Weise funktionieren. Kommerzielle GPS-Geräte werden häufig verwendet, um den Standort von Fahrzeugen während ihrer Fahrt aufzuzeichnen. Einige Systeme speichern die Informationen innerhalb des GSP-Systems selbst, dies wird als passive Ortung bezeichnet. Andere Systeme senden regelmäßig Daten über ein Modem an eine zentrale Datenbank; dies wird als aktive Ortung oder 2-Wege-GPS bezeichnet.

Bei der passiven GPS-Ortung wird der Standort überwacht und Daten über Fahrten auf der Grundlage bestimmter Ereignisse gespeichert. Diese Art von System kann Daten darüber aufzeichnen, wo sich die Geräte in den letzten 12 Stunden aufgehalten haben. Die Daten werden intern oder auf einer Speicherkarte gespeichert und dann auf einen Computer heruntergeladen, um später analysiert zu werden. Bei einigen Systemen werden die Informationen automatisch zu einem bestimmten Zeitpunkt heruntergeladen oder können während der Fahrt regelmäßig abgefragt werden.

Bei passiven GPS-Systemen handelt es sich um Echtzeit-Ortungssysteme, die automatisch Informationen an ein zentrales Ortungsportal senden, sobald ein Ereignis eintritt. Diese Art von System wird bei den meisten kommerziellen Anwendungen eingesetzt, z. B. bei der Überwachung und Verfolgung von Kindern oder älteren Menschen, da die Betreuer so jederzeit wissen, wo sich ihre Schützlinge aufhalten. Diese Art von System wird auch verwendet, um das Verhalten von Mitarbeitern bei der Arbeit zu überwachen und den Betrieb von Flotten zu rationalisieren.

GPS-Glossar Teil 2

Verdünnung der Präzision

Der multiplikative Faktor, der den Entfernungsfehler modifiziert. Er wird ausschließlich durch die Geometrie zwischen dem Nutzer und seinem Satellitensatz verursacht; bekannt als DOP oder GDOP.

Dithering

Die Einführung von digitalem Rauschen. Mit diesem Verfahren fügt das Verteidigungsministerium (Department of Defense, DoD) den GPS-Signalen Ungenauigkeiten hinzu, um eine selektive Verfügbarkeit zu erreichen.

Dongle

Ein Sicherheitsgerät, das in den 25-poligen Anschluss auf der Rückseite des Laptops passt. Kein GPS-Begriff, aber Sie müssen ihn kennen, um die Software PFinder und Community Base Station zu verwenden.

Elevationsmaske

siehe Satelliten-Höhenmaske.

Emphemris

Die Vorhersagen der aktuellen Satellitenposition, die in der Datennachricht an den Nutzer übermittelt werden.

Schnell schaltender Kanal

Ein einzelner Kanal, der schnell eine Reihe von Satellitenbereichen abtastet. “Schnell” bedeutet, dass die Umschaltzeit ausreichend kurz ist (2 bis 5 Millisekunden), um die Datennachricht wiederherzustellen.

Merkmal

Jedes Element, über das Sie Positionsinformationen wünschen. Ihr Datenwörterbuch beschreibt die Merkmale, die Sie erfassen möchten. Ein Merkmal kann ein einzelner Punkt, eine Linie oder ein Gebiet sein.

Geodätische Vermessungen

Globale Vermessungen, die zur Erstellung von Kontrollnetzen (bestehend aus Referenz- oder Kontrollpunkten) als Grundlage für eine genaue Landkartierung durchgeführt werden.

Geometrische Verdünnung der Genauigkeit

Siehe Verdünnung der Genauigkeit.

Globales Navigationssatellitensystem (GLONASS)

Dies ist das russische Gegenstück zu GPS. GLONASS bietet eine weltweite Abdeckung, seine Genauigkeit ist jedoch für die nördlichen Breitengrade optimiert und wird als identisch mit der von GPS SPS beschrieben.

Ionosphärische Brechung

Die Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Signals beim Durchgang durch die Ionosphäre.

Mehrwegfehler

Fehler, die durch die Interferenz eines Signals verursacht werden, das die Empfängerantenne über zwei oder mehr verschiedene Pfade erreicht hat. Dies wird in der Regel dadurch verursacht, dass ein Pfad gestört oder reflektiert wird.

Mehrkanaliger Empfänger

Ein GPS-Empfänger, der gleichzeitig mehr als ein Satellitensignal verfolgen kann.

Multiplexing-Kanal

Ein Kanal eines GPS-Empfängers, der durch eine Reihe von Satellitensignalen sequenziert werden kann.

Die Bezeichnung für GPS-Satelliten. NAVSTAR ist ein Akronym für NAVigation Satellite Timing and Ranging.

NAD 27

Nordamerikanisches Datum von 1927. Älteres und veraltetes horizontales Datum für Nordamerika. NAD 27 beruht auf einer frühen Annäherung an die Form der Erde, bekannt als Clarke Spheriod von 1866, die nur für die Form der angrenzenden Vereinigten Staaten konzipiert wurde und ein bestimmtes Koordinatenpaar der Erdoberfläche als Referenzpunkt verwendet.

NAD 83

Nordamerikanisches Datum von 1983. Offizielles horizontales Datum für Nordamerika. NAD 83 basiert auf dem genaueren Geodätischen Referenzsystem von 1980 (GRS 80).

Nordamerikanisches vertikales Datum von 1988. Das National Geodetic Survey (NGS) bemüht sich derzeit um eine Neujustierung des Nordamerikanischen Vertikalen Datums. Die NAVD 88-Neujustierung wird Verzerrungen des kontinentweiten vertikalen geodätischen (Höhen-)Referenzsystems beseitigen.

P-Code

Der Precise oder Protected Code. Eine sehr lange Sequenz von pseudozufälligen binären Biphasenmodulationen auf dem GPS-Träger mit einer Chiprate von 10,23 MHz, die sich etwa alle 267 Tage wiederholt. Jedes einwöchige Segment dieses Codes ist nur für einen GPS-Satelliten bestimmt und wird jede Woche neu eingestellt.

Punktortung

Siehe Absolute Positionierung.

Standort

Der Breitengrad, Längengrad und die Höhe eines Punktes. Eine Position wird oft mit einer Fehlerabschätzung versehen.

PDOP

Prozentuale Verdünnung der Position. Ein Maß für die geometrische Stärke der GPS-Satellitenkonfiguration. Die Höhe des Fehlers in Ihrer Position. Ein PDOP-Wert von weniger als 4 ergibt die beste Genauigkeit (unter 1 Meter). Ein Wert zwischen 4 und 8 ergibt eine akzeptable Genauigkeit. Größer als 8 ergibt eine schlechte Genauigkeit.

PDOP-Maske

Die Obergrenze für die PDOP, für die Sie Daten sammeln möchten. Wenn der PDOP-Wert die PDOP-Maske überschreitet, werden keine GPS-Daten mehr erfasst (bis der PDOP-Wert wieder sinkt). Der Standardwert ist 6.

Nachbearbeitetes Differential-GPS

Bei post-processed differential GPS besteht zwischen dem Basis- und dem Rover-Empfänger keine aktive Datenverbindung. Stattdessen zeichnet jeder die Satellitenbeobachtungen auf, die zu einem späteren Zeitpunkt eine differentielle Korrektur ermöglichen. Die Software für die Differenzialkorrektur wird verwendet, um die von diesen Empfängern erfassten Daten zu kombinieren und zu verarbeiten.

Präziser Positionierungsdienst (PPS)

Die genaueste dynamische Positionsbestimmung, die mit GPS möglich ist und auf dem Zweifrequenz-P-Code basiert.

Proportionaler Fehler

Ein Mittel zur Angabe der Positionsgenauigkeit, ausgedrückt als Positionsfehler geteilt durch den Abstand zum Ursprung des verwendeten Koordinatensystems, angegeben in Teilen pro Million (ppm).

Pseudo-Lite

Ein bodengestützter Differential-GPS-Empfänger, der ein Signal sendet, das dem eines echten GPS-Satelliten gleicht, und für die Entfernungsmessung verwendet werden kann.

Pseudozufallsrauschen (PRN-Code)

Ein Signal mit zufallsbedingten, rauschähnlichen Eigenschaften. Es handelt sich um ein sehr kompliziertes, aber wiederholtes Muster von 1en und 0en.

Pseudo-Entfernung

Eine Entfernungsmessung, die auf der Korrelation eines von einem Satelliten gesendeten Codes und dem Referenzcode des lokalen Empfängers beruht, der nicht um Fehler bei der Synchronisation zwischen der Uhr des Senders und der Uhr des Empfängers korrigiert wurde.

Entfernung

Ein fester Abstand zwischen zwei Punkten, z. B. zwischen einem Start- und einem End-Wegpunkt oder einem Satelliten und einem GPS-Empfänger.

Differential-GPS in Echtzeit

Eine Basisstation, die bei jeder neuen GPS-Beobachtung Korrekturen berechnet, formatiert und normalerweise über eine Datenverbindung (z. B. UKW-Funk oder Mobiltelefon) überträgt. Die umherziehende Einheit benötigt eine Art von Datenverbindungs-Empfangsgerät, um die übertragenen GPS-Korrekturen zu empfangen und sie in den GPS-Empfänger zu übertragen, damit sie auf die aktuellen Beobachtungen angewendet werden können.

Relative Positionsbestimmung

Die Bestimmung der relativen Position zwischen zwei oder mehr Empfängern, die gleichzeitig dieselben GPS-Signale verfolgen.

RINEX

Receiver INdependent EXchange Format. Eine Reihe von Standarddefinitionen und -formaten zur Förderung des freien Austauschs von GPS-Daten und zur Erleichterung der Nutzung von Daten von jedem GPS-Empfänger mit jedem Softwarepaket. Das Format enthält Definitionen für drei grundlegende GOS-Observablen: Zeit, Phase und Entfernung.

Rover

Ein mobiler GPS-Empfänger, der während eines Feldeinsatzes Daten sammelt. Die Position des Empfängers kann relativ zu einem anderen, stationären GPS-Empfänger berechnet werden.