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Was ist GPS ?

GPS steht für "Global Positioning System"

Die Ermittlung der aktuellen eigenen geografischen Position auf der Erde (beispielsweise in Höhe, Längen- und Breitengrad) ist eine Aufgabe, welche über die Jahrhunderte hinweg bereits mit immer besseren Methoden gelöst wurde. Ein heute sehr gefragtes System ist das GPS - System, ein satellitenbasiertes Positionsbestimmungssystem. Es gestattet weltweit mit etwa ab 150,- Euro teuren handlichen Endgeräten (sogenannten GPS Empfängern) eine kontinuierliche Echtzeit-, Orts- und damit auch Geschwindigkeitsbestimmung zum Nulltarif. In Verbindung mit vorgegebenen Routen und Wegpunkten werden dann aus diesen Daten die zur Navigation notwendigen Informationen berechnet und angezeigt.


 

GPS Satellit vom Typ IIIF



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Das Prinzip des GPS-System

Das Prinzip der Positionsbestimmung mit Hilfe von GPS Empfängern und insgesamt 24 Satelliten wird am besten anhand der folgenden 6 Grafiken deutlich:


 

24 Satelliten sind in ca. 20.000 km Höhe rund um den Erdball verteilt



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Grafik 1: Das "Herz" von GPS besteht aus einem Netzwerk von 24 Satelliten, die die Erde umkreisen. Um eine Position auf der Erde bestimmen zu können, müssen mindestens drei Satelliten gleichzeitig erreichbar sein.



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Grafik 2: Der GPS-Empfänger stellt die Entfernung (X) zwischen sich und einem ersten Satelliten fest. In diesem Beispiel: 25.000 km.



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Grafik 3: Steht die Entfernung (X) fest, muss sich der Aufenthaltsort irgendwo auf einer gedachten Sphäre (Kugel) mit dem Radius X um den Satelliten herum befinden.



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Grafik 4: Die Feststellung der Entfernung läuft analog mit einem zweiten Satelliten ab. Die virtuelle Sphäre um den zweiten Satelliten schneidet sich mit der Sphäre des ersten Satelliten. Der Schnitt hat die Form eines "gemeinsamen Kreises", auf dem sich irgendwo der Aufenthaltsort befinden.



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Grafik 5: Nun kommt der dritte Satellit ins Spiel. Seine Sphäre schneidet den "gemeinsamen Kreis" der beiden anderen an exakt zwei Punkten. Einer von beiden ist der Aufenthaltsort.



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Grafik 6: Der unwahrscheinlichere der beiden Punkte wird ausgeschlossen, z.B. weil er sich in 10.000 m Höhe befindet. Die Koordinaten und die Höhe des Aufenthaltsorts sind jetzt auf ca. 10 m genau bekannt. Aus diesen Werten werden dann alle übrigen Daten berechnet, die ein GPS-Empfänger anzeigen kann (Geschwindigkeit, Entfernungen, Richtung zum nächsten Wegpunkt u.s.w.). Die Berechnungen (1-6) führt ein GPS-Empfänger einmal pro Sekunde durch.



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