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Was ist GPS?

[Update ]

GPS steht für 'Global Positioning System', ein satellitengestütztes Navigationssystem, das ursprünglich vom US-Verteidigungsministerium zur weltweiten Positionsbestimmung eingesetzt wurde.

Seit dem Jahr 2000 ist GPS (offiziell NAVSTAR GPS) auch für zivile Zwecke mit ausreichender Genauigkeit verfügbar. Das System hat sich im Straßenverkehr, bei See- und Luftfahrt sowie im Outdoor-Bereich mit den Schwerpunkten Wandern und Radfahren etabliert.

Seit etwa 2009 verbreiten sich Android-Smartphones, Tablets und iPhones mit integrierten GPS-Empfängern rasant. Im Trend liegt der Bereich 'Sport und Training' mit Fitness-Trackern und GPS-Smartwatches. Neben der US-amerikanischen Variante, greifen einige GPS-Geräte, Tablets und Smartphones auch auf weitere globale Navigationssatellitensysteme wie GLONASS oder GALILEO zu, demnach lautet der Überbegriff eigentlich GNSS bzw. 'Global Navigation Satellite Systems'. Dank GNSS/GPS lässt sich zu jeder Zeit und an fast jedem Ort der genaue Standort ermitteln, für alle weiteren Funktionen (wie Kartendarstellung und Routing) bildet diese Positionsbestimmung die Grundlage.



ca. 30 GPS-Satelliten die Erde und senden Signale ab.

Wie funktioniert GPS?

Momentan umkreisen beim NAVSTAR GPS ca. 30 GPS-Satelliten die Erde und senden Signale ab. Der GPS-Empfänger vergleicht dabei die Zeit, zu der das Signal ausgesendet wurde, mit der Zeit, zu der das Signal empfangen wurde. Aus der Zeitdifferenz und der Satellitenposition wird nun die Entfernung des GPS-Geräts vom Satelliten berechnet. Hat man die Signale von 3 Satelliten, kann man mit der sogenannten Trilateration die Position bestimmen.
Bis auf 5m genau ist der Empfang erst ab 4 Satelliten, dann ist es sogar möglich, die Höhe zu berechnen.

Per Trilateration wird die Position errechnet

Genauigkeit

Die Präzision der Positionsberechnung ist u.a. davon abhängig, wie viele Satelliten empfangen werden können und in welcher Konstellation sich diese befinden.
Eine gleichmäßige Verteilung über dem Himmel ist hierbei optimal. Liegen alle empfangenen Satelliten auf einer Linie, dann funktioniert die Trilateration schon geometrisch nicht.
Täler, Schluchten oder Bauwerke schirmen Signale ab, somit wird die Position ungenauer oder der Empfang reißt komplett ab. Auch unmittelbares Fahren oder Laufen an einer Bergwand reduziert die Genauigkeit. In Tunneln oder Höhlen funktioniert GPS demnach gar nicht, in Gebäuden entsteht eine (meist ungenaue) Position an Fenstern oder über Signal-Reflektionen. Smartphones können in einer Wohnung per zusätzlichem WLAN oder Mobilfunk eine recht hohe Genauigkeit erreichen, man nennt dies A-GPS (Assisted GPS).
Der Wetter-Einfluss ist gering, allerdings absorbiert Wasser die GPS-Signale, d.h. starker Schneefall oder dichtes Blattwerk wirken sich ungünstig aus.

Top GPS-Emfpfang bei 'freiem Himmel'.
Probleme bzw. ungenaue Position oder gar kein Signal können in einer Schlucht auftreten.


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Was ist A-GPS?

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