Vergleich - Institut für Kartographie und Geoinformatik

2.1 GPS – Global Positioning System
(Handy) kostenpflichtig in Echtzeit empfangen und angebracht werden, oder nach der
Messung im Postprocessing (Nachbearbeitung) verarbeitet werden. Zusätzlich kann eine
sogenannte virtuelle Referenzstation über Interpolation zwischen den umliegenden
Stationen berechnet werden. Grundsätzlich ist die Genauigkeit bei der Positionierung
per DGPS abhängig vom Abstand zu den Referenzstationen und der Qualität der
Koordinaten der Referenzpunkte, und kann teilweise bis in den Millimeterbereich
steigen. GPS-Empfänger für den „Outdoor“-Bereich nutzen immer häufiger EGNOSoder
WAAS-Daten (Wide Area DGPS).
2.1.7 GPS-Empfänger, Funktionsweise & Auswertegang
Beim Aussenden der Signale eines Satelliten wird nicht nur der Code, sondern auch eine
Navigationsnachricht auf die Trägerwelle L1 moduliert. Diese Nachricht besteht aus
mehreren Blöcken, welche Uhrenparameter (GPS-Woche, Satellitenuhrfehler bzw. -
korrektionswert, usw.), Ephemeriden (Kepler-Parameter der Umlaufbahn, usw.) und
Almanach-Daten (Informationen über Konstellation, Ephemeriden, Uhrparameter und
Funktionsfähigkeit aller aktiven Satelliten des GPS-Systems sowie Parameter für die
ionosphärische Korrektion, usw.) enthalten. Die zum Empfang der Daten notwendigen
aktiven (mit Vorverstärker) oder passiven GPS-Antennen werden heute meist mit dem
Empfänger selbst in einem Gehäuse verbaut. Wichtigste Komponente des Empfängers
ist der verwendete Chipsatz, welcher als Kombination mehrerer zusammengehöriger
Schaltkreise anzusehen ist, die sowohl für die Kommunikation mit der Antenne als auch
die Verwaltung/Weiterverarbeitung und der dafür erforderlichen Kommunikation mit
Speicher und/oder Ausgabeschnittstellen (Displays) zuständig ist. Unterschiede der
Chipsätze zeigen sich in der Art bzw. dem Einsatz der Korrelationsempfänger und bei der
Signalempfindlichkeit. Während herkömmlichen Empfänger die Korrelationen der
Codefolgen, die in Phase bzw. Zeit gegen das Referenzsignal verschoben werden, einzeln
nacheinander berechnen und überprüfen, werden bei modernen Chipsätzen (z.B. SiRF
SiRFstar III, u-blox ANTARIS4, u-blox 5) gleich 200.000 Korrelationen parallel ermittelt
und geprüft, was eine erhebliche Reduzierung des zeitlichen Aufwands zur ersten
Positionierung („TTFF“ = Time To First Fix) mit sich führt. Das US-
Verteidigungsministerium - als Betreiber des GPS-Systems - garantiert eine Signalstärke
von -130 dBm, gleichzeitig sind moderne Empfänger in der Lage Signale bis ca. -160 dBm
zu verarbeiten. Falls das Signal also nur bis maximal 30 dBm abgeschwächt wird,
funktionieren besagte Geräte auch noch in stärker bewaldeten Gebieten oder sogar in
Gebäuden. Zur Weiterverarbeitung ist die Kommunikation zwischen Empfänger und PC,
Laptop, Ausgabegerät usw. erforderlich. Dabei wird das NMEA(-0183)-Protokoll
verwendet, dessen Standards dafür sorgen, dass Daten im ASCII (American Standard
Code for Information Interchange) jeweils von einem sendenden Gerät zu einem oder
mehreren empfangenden Geräten übermittelt werden.
Zur Navigation mit GPS werden verschiedene Beobachtungsmodi genutzt. Dabei
unterscheidet man in absolute und relative Beobachtungen. Die ermittelten
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