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March 2022

GPS-Ortungsgeräte – das Gute und das Schlechte

GPS-Tracker sind ein Segen und ein Fluch zugleich. Sie haben vielen Menschen geholfen, Gefahren zu vermeiden, während andere für Verbrechen verurteilt wurden, die sie sonst ungestraft begangen hätten. Der GPS-Tracker in Ihrem Telefon kann Sie zu einer bestimmten Zeit in einem bestimmten Viertel orten. Das GPS in Ihrem Auto kann Ihnen sagen, wo Sie an einem bestimmten Tag waren.

Wie funktioniert ein GPS-Tracker?

GPS-Tracker berechnen die Entfernung zwischen sich selbst und den mehreren GPS-Satelliten in der Umlaufbahn. Das GPS-Gerät sendet das Ergebnis entweder über das GPS-Satellitensignal zurück oder überträgt es über GSM-Netze direkt an einen Empfänger. Einige GPS-Geräte zeigen die Informationen einfach auf einem Bildschirm an und überlassen dem Benutzer die Entscheidung, was er damit anfangen will.

Das Gute daran…

GPS-Tracker sind ein perfektes Navigationsinstrument. Sie machen es überflüssig, einen Kompass abzulesen, den wahren Norden zu berechnen und den Weg anhand einer Karte zu finden. Ein guter GPS-Tracker zeigt Ihre aktuelle Position auf einer entsprechenden Karte an und informiert Sie sogar über Ihre aktuelle Geschwindigkeit und die voraussichtliche Ankunftszeit.

GPS-Tracker haben sich in der Güterbeförderung und bei Fahrzeugen des öffentlichen Dienstes als sehr nützlich erwiesen. Investoren und Frachteigentümer können jederzeit den Standort, den Status und die genaue Ankunftszeit ihrer wertvollen Fracht erfahren. Dies gibt Ihnen die Möglichkeit, genauer zu planen und die Beteiligten zu informieren und Beweise für unerwartete Vorkommnisse zu haben.

Der ausgefeilte Navigationsdienst der meisten GPS-basierten Systeme hat uns die Möglichkeit gegeben, auf eine Reise zu gehen, ohne einen Reiseführer zu engagieren. Sie müssen sich nicht in New York auskennen, um zu Tiffany’s zu navigieren. Alles, was Sie brauchen, ist ein GPS-Tracker in Ihrem Auto oder sogar in Ihrem Telefon. Er zeigt Ihnen die richtige Route an, egal ob Sie mit dem Auto fahren, zu Fuß gehen oder die öffentlichen Verkehrsmittel benutzen.

Der letzte und nützlichste Vorteil eines GPS-Trackers besteht darin, dass die Behörden den Standort des Trackers jederzeit feststellen können. Das ist besonders praktisch, wenn Sie versuchen, Ihr gestohlenes Auto, eine verlorene Ladung oder einen geliebten Menschen über sein Mobilgerät aufzuspüren.

Das Schlechte

GPS-Tracker können Ihre Privatsphäre verletzen. Sie können private Informationen über Ihren Aufenthaltsort preisgeben. Manchmal können diese Informationen vor Gericht gegen Sie verwendet werden, wenn Sie nichts Gutes im Schilde führen. Dies ist ein geringer Preis für all die oben genannten Vorteile und kein Grund zur Sorge, wenn Sie ein gesetzestreuer Bürger sind.

Jeder Besitzer eines Smartphones oder GPS-Trackers muss sich mit der Tatsache abfinden, dass jemand das Gerät benutzen könnte, um seinen Standort zu ermitteln. Das kann zum Guten oder zum Schlechten sein. Wenn wir dies in unserem Leben akzeptieren, werden wir die Technologie besser annehmen. Es wird uns helfen, die zahlreichen Vorteile zu genießen und gleichzeitig einen Weg zu finden, die Nachteile abzumildern.

BEDEUTUNG VON GPS-SYSTEMEN

GPS ist wichtig, da es Ihnen hilft, herauszufinden, wo Sie sind und wohin Sie gehen, wenn Sie von einem Ort zum anderen reisen. Navigation und Positionsbestimmung sind wichtige, aber mühsame Tätigkeiten, die durch GPS vereinfacht werden. Sobald GPS Ihre Position ermittelt hat, beginnt es mit der Verfolgung anderer Faktoren wie Geschwindigkeit, Peilung, Strecke, Sonnenauf- und -untergangszeit, Entfernung zum Zielort und verschiedenen anderen Details. GPS verwendet “künstliche” Sterne als Bezugspunkte, um die Position bis auf wenige Meter genau zu berechnen.

Mit neueren Formen von GPS können Sie jedoch Messungen vornehmen, die viel genauer sind als Zentimeterangaben. Mit Hilfe von GPS kann man also jedem Quadratmeter auf der Erde eine eindeutige und genaue Adresse geben. Heutzutage ist GPS in Autos, Flugzeugen, Booten, Baumaschinen, Smartphones, Laptops, Schuhen und Gürteln zu finden. Darüber hinaus kann ein im Telefon installiertes GPS-Ortungssystem eine große Hilfe sein, um automatische GPS-Informationen über das Mobiltelefon zu erhalten.

Funktionsweise von GPS-Empfängern – Trilateration und Triangulation

GPS-Empfänger verwenden Trilateration

Haben Sie sich jemals gefragt, wie Ihr GPS-Empfänger funktioniert? Sie verwenden eine Technik namens Trilateration.

Obwohl GPS-Empfänger oft mit der Triangulation (die Winkel misst) verwechselt werden, arbeiten sie in Wirklichkeit gar nicht mit Winkeln.

Bei der Trilateration werden Entfernungen gemessen.

Schauen wir uns dies etwas genauer an.

Trilateration misst Entfernungen, nicht Winkel

Wie bestimmt das GPS-System Ihren Standort mithilfe der Trilateration?

Stellen wir uns ein einfaches zweidimensionales Beispiel vor: Wir haben drei GPS-Satelliten mit jeweils einer bekannten Position im Raum.

trilateration gps satellites

Alles, was die Satelliten tun, ist, ein Signal auszusenden, das Ihr GPS-Empfänger mit einer bestimmten Zeit und Entfernung empfangen kann.

Der erste Satellit sendet beispielsweise ein Signal aus, das schließlich auf Ihren GPS-Empfänger trifft. Wir kennen den Winkel nicht, aber wir kennen die Entfernung. Deshalb bildet diese Entfernung einen Kreis, der in alle Richtungen gleich ist.

Das bedeutet, dass Ihre GPS-Position überall auf diesem Kreis in diesem bestimmten Radius liegen könnte.

trilateration satellite broadcast

Was passiert, wenn Ihr GPS ein zweites Signal empfängt?

Auch diese Entfernung wird gleichmäßig in alle Richtungen ausgestrahlt, bis sie auf Ihren GPS-Empfänger trifft. Das bedeutet, dass die Entfernung überall auf diesem Kreis liegen kann.

Aber dieses Mal haben wir zwei bekannte Entfernungen von zwei Satelliten. Bei zwei Signalen könnte die genaue Position an jedem der beiden Punkte liegen, an denen sich die Kreise schneiden.

Da wir einen dritten Satelliten haben, zeigt er uns den wahren Standort, an dem sich alle drei Kreise schneiden.

Mit Hilfe von drei Entfernungen kann die Trilateration einen genauen Standort bestimmen. Jeder Satellit befindet sich in der Mitte einer Kugel, und der Schnittpunkt aller Kreise ist die Position des GPS-Empfängers.

Wenn sich die Position des GPS-Empfängers ändert, ändert sich auch der Radius der einzelnen Kreise (Entfernungen).

In unserer dreidimensionalen Welt ist es jedoch so, dass die GPS-Satelliten ihre Signale als eine Kugel ausstrahlen.

Jeder Satellit befindet sich im Zentrum einer Kugel.

Der Schnittpunkt aller Kugeln bestimmt die Position des GPS-Empfängers.

Triangulation misst Winkel, nicht Entfernungen

Vermesser hingegen verwenden die Triangulation, um unbekannte Entfernungen zu messen. Dazu legen sie eine Basislinie fest.

Von jedem Punkt aus messen Vermessungsingenieure mit Instrumenten wie Theodoliten die Winkel der entfernten Punkte. GPS-Daten können Ihnen eine Fülle von Informationen liefern, die Sie bei der Bewältigung Ihrer individuellen geschäftlichen Herausforderungen unterstützen.

Die offensichtlichste und häufigste Herausforderung besteht darin, einen Überblick über die aktuellen und historischen Standorte Ihrer Flotte zu erhalten. Der nächste Schritt wäre die Betrachtung von Daten wie Geschwindigkeitsüberschreitungen, Leerlauf, unbefugte Nutzung, Auftragsprüfung oder tatsächlich geleistete im Vergleich zu behaupteten Arbeitsstunden, sowie die Bereitstellung einer genauen Möglichkeit, mit der Wartung Schritt zu halten.

Die Möglichkeiten sind endlos, und deshalb ist es wichtig, dass Sie sich über Ihre Herausforderungen im Klaren sind, damit Sie wissen, was Sie von einem Anbieter für mobiles Asset Management erwarten können.

Wer nutzt GPS-Tracking?

Wie bereits erwähnt, ist die GPS-Ortung praktisch überall zu finden, von unseren Handys über Flugzeuge bis hin zu Schiffen.

Und sie hat sich über die Punkte auf einer Karte hinaus entwickelt. Eine wichtige Anwendung für diese Technologie ist das Flottenmanagement.

Häufige Probleme mit GPS

Dank des technischen Fortschritts haben wir heute Zugang zu Informationen, von denen unsere Vorfahren nur träumen konnten. Eine wichtige Technologie, die viele von uns täglich nutzen und manchmal übersehen, ist GPS oder Global Positioning System. GPS war ein Projekt, das von den Vereinigten Staaten entwickelt wurde und auch heute noch von der US-Regierung unterstützt und betrieben wird. Obwohl es ursprünglich für militärische Zwecke entwickelt wurde, hat sich die Technologie auf den zivilen Sektor ausgeweitet und wird seit Jahren auch für nicht-militärische Zwecke genutzt. Dank GPS können Fuhrparkverwalter und -betreiber viel tun, um die Effizienz und Sichtbarkeit ihrer Fahrzeuge zu verbessern. Eine Fülle von Informationen ist jetzt mit einem Mausklick oder einer Berührung auf einem mobilen Gerät verfügbar. Während wir alle den Nutzen und die Vorteile von GPS verstehen, übersehen wir oft einige der Probleme, die bei der Verwendung von GPS auf einem Gerät auftreten können. Dieser Artikel soll einige der häufigsten Probleme erklären, die bei der Verwendung von GPS auftreten, ist aber kein ausführlicher technischer Artikel über die Funktionsweise von GPS. Wenn Sie daran interessiert sind, wie GPS auf technischer Ebene funktioniert, lesen Sie diese Zusammenfassung hier.

Häufige Probleme mit GPS

Eines der häufigsten Probleme, die bei jedem GPS auftreten, ist die korrekte Ortung. Die modernsten Navigationsdienste – z. B. Google Maps – sind in der Lage, Ihren Standort mit einem minimalen Fehler von 3-10 Metern zu bestimmen. Diese Ortung funktioniert am besten unter idealen Bedingungen, d. h. Sie befinden sich in einer Stadt, vorzugsweise in einer Großstadt, sind eher im Freien als in einem Haus und haben eine starke Mobilfunkverbindung mit dem Gerät, das Sie verwenden. Doch selbst wenn die idealen Bedingungen erfüllt sind, gibt es tagsüber einige Punkte, an denen die Ortung schlecht ist. Leider ist dies etwas, das Sie nicht ändern können. Was ist also die Ursache für eine plötzliche Änderung der Genauigkeit, wenn die Ortungsanwendung vor 30 Minuten noch einwandfrei funktionierte? Kurz gesagt, es handelt sich oft um GPS-Signale. Diese Signale müssen von mehreren Satelliten eine große Strecke durch die Atmosphäre zurücklegen, um Ihr Mobiltelefon zu erreichen (in den meisten Fällen geschieht dies über spezielle Geräte), und die Qualität dieser Signale spielt eine große Rolle. Das Problem ist, dass Ihr Gerät starke Signale von mindestens 3 bis 4 und idealerweise 7 bis 8 Satelliten gleichzeitig empfangen muss, um möglichst genaue Standortdaten zu liefern. Deshalb ist es am besten, sich im Freien aufzuhalten. Wenn Sie das bestmögliche Signal wünschen, sollten Sie dies zumindest anstreben. Auf diese Weise stößt Ihr Gerät auf dem Weg dorthin nicht auf so viele Hindernisse und hat die Möglichkeit, das nächstgelegene und stärkste Signal zu empfangen. Außerdem können sowohl städtische als auch natürliche Straßenschluchten (große Gebäude in Städten, Bäume, Berge, Bergkämme usw.) jedes GPS-Signal beeinträchtigen. Befindet sich ein Satellit an diesen Orten nicht direkt über dem Himmel, ist es viel schwieriger, ihn genau zu verfolgen, und die Genauigkeit des GPS-Signals nimmt ab. Mit anderen Worten: Je mehr freie Sicht Sie auf den Himmel haben, desto genauer ist das Signal, das Sie empfangen. Die andere gängige Methode zur GPS-Ortung ist die Verwendung eines Mobiltelefons oder eines anderen LTE/4G-fähigen Geräts (z. B. iPad oder Android-Tablet). Mithilfe von Mobilfunktürmen und Basisstationen und den Entfernungen zwischen diesen “Ankern” können diese Geräte mit relativ guter Genauigkeit geortet werden. Wenn Sie unterwegs sind, bewegen Sie sich von einer Mobilfunkzone zur nächsten. Die Basisstationen überwachen die Stärke des Telefonsignals, und wenn Sie sich dem Rand einer Zelle nähern, nimmt die Signalstärke ab. Gleichzeitig stellt die Basisstation in der Zelle, der Sie sich nähern, fest, dass die Stärke Ihres Signals zunimmt. Während Sie sich von Zelle zu Zelle bewegen, übertragen die Türme Ihr Signal von einem zum nächsten, und die Abstände zwischen den Empfängern bestimmen im Wesentlichen Ihre Position. Dieses Verfahren hat jedoch auch seine Nachteile. An abgelegenen Orten können die Masten so weit voneinander entfernt sein, dass sie keine konsistenten Signale liefern können, was zu einer ungenauen Positionsbestimmung führt. Selbst wenn es viele Sendemasten gibt – in Großstädten oder dicht besiedelten Gebieten – können schwierige Topografien und hohe Gebäude die Signale unterbrechen. Da Hindernisse wie Bäume und Gebäude die Signallaufzeit bis zu einem Sendemast beeinflussen können, ist diese Methode oft weniger genau als eine GPS-Messung. Auch ohne einen richtigen GPS-Empfänger können Handys und Tablets gute Informationen über Ihren Standort liefern. Kartierungssoftware verwendet diese Informationen, um Ihren Standort anhand der Messungen Ihres Signals zu bestimmen: Andere Probleme, von denen einige häufig und andere selten auftreten, können die Fähigkeit eines Geräts, gute Positionsdaten zu erhalten, beeinträchtigen:

Kaltstarts

Wenn ein GPS eingeschaltet wird oder wenn das GPS zu lange im Hintergrund inaktiv war, muss das GPS Daten von den Satelliten herunterladen, die die Position und das Timing aller Satelliten im System beschreiben. Die Korrektur dieser Daten kann bis zu fünf oder mehr Minuten dauern, was zu einer fehlerhaften GPS-Ortung führen kann.

Nicht genügend Satelliten

Viele GPS-Geräte müssen im Idealfall Signale von mindestens 7 oder 8 Satelliten empfangen, um ihren Standort auf etwa 10 Meter genau zu bestimmen. Mit weniger Satelliten steigt die Unsicherheit und Ungenauigkeit. Mit weniger als 4 Satelliten haben viele GPS-Empfänger Schwierigkeiten, genaue Standortschätzungen zu erstellen, und melden an bestimmten Punkten der Route “GPS-Signal verloren”.

Schlechte Hardware

Wenn Ihr Gerät älter ist oder keinen guten GPS-Empfang hat, wird es Schwierigkeiten haben, Satelliten- oder Mobilfunksignale zu empfangen.

Niedriger Batteriestand bei GPS-Geräten

Eine schwache Batterie kann die ordnungsgemäße Funktion des GPS auf jedem Gerät beeinträchtigen.

Mehrweg-Signale

Wenn Signale von GPS-Satelliten oder Mobilfunkmasten an Gebäuden abprallen, kann der GPS-Empfänger durch die zusätzliche Zeit, die das Signal benötigt, um ihn zu erreichen, verwirrt werden. In diesen Fällen kann es zu plötzlichen Positionsabweichungen kommen. Unter diesen Umständen kann man nicht viel tun, um die Auswirkungen von Mehrwegfehlern zu verringern. Das GPS ist in diesen Situationen einfach weniger genau.

GPS-Abweichung

Der GPS-Track weicht von der Straße ab. Sie werden feststellen, dass die Route im Allgemeinen der Form der Straße folgt, aber mit viel geringerer Genauigkeit.

Verlorenes GPS-Signal

Wenn ein Signal verloren geht und irgendwann später wieder empfangen wird, werden die Punkte vor und nach dem Signalverlust wie zwei beliebige andere Punkte behandelt (obwohl mehr Zeit zwischen ihnen verstrichen ist) und mit einer geraden Linie verbunden.

GPS-Sprünge

Ein “sprunghafter” GPS-Track kann dazu führen, dass Ihre Aktivität eine größere Entfernung anzeigt, als Sie tatsächlich zurückgelegt haben, da jedes “Zickzack” und “Zack” Ihres GPS-Tracks mit einer geraden Verbindungslinie berücksichtigt werden muss.

Funkstörungen oder Jamming

Satellitenwartung/Manöver, die vorübergehende Lücken in der Abdeckung verursachen In manchen Fällen funktioniert die GPS-Hardware eines Geräts einwandfrei, aber die verwendete Software ist fehlerhaft. So können Benutzer beispielsweise durch GPS-Softwaredienste in die Irre geführt werden:

Falsch gezeichnete Karten

Falsch beschriftete Unternehmen und andere interessante Punkte

Fehlende Straßen, Gebäude, Gemeinden usw.

Falsch geschätzte Straßenadressen.