GPS – wer, was, wo?

Digital Skipper |27/07, 2021

Was ist GPS
Sie alle haben es schon öfter gehört, als Sie zugeben möchten, aber was ist GPS?

GPS steht für Global Positioning System und wird von der US-Regierung betrieben. Das System hieß ursprünglich Navstar GPS. Es wird von der United States Space Force (USSF) betrieben. Das GPS-System ist ein satellitengestütztes Radionavigationssystem (RNSS) und zählt zu den Global Navigation Satellite Systems (GNSS). Mehrere verschiedene Systeme bilden zusammen ein GNSS, das später besprochen wird...

GPS, das derzeit aus mehreren aktiven Orbitalsatelliten besteht, nutzt meist das x-te Satellitennavigationssystem der Welt, und einfach ausgedrückt ist GPS ein Navigationssystem bestehend aus Satelliten, Empfängern und Komplex Berechnungen zur Bestimmung von Standort-, Geschwindigkeits- und Zeitdaten. Die Satelliten sind positioniert und kreisen weiter so dass in der Regel immer mindestens 6 Satelliten im Blickfeld sind, obwohl dies nicht immer zu 100 % möglich ist.
Für eine Positionsbestimmung sind mindestens 3 Satelliten erforderlich, da die Standortbestimmung mittels Trilateration erfolgt. Dies unterscheidet sich von der Triangulation, da bei der Trilateration nur Entfernungen und keine Winkel gemessen werden.

Erstens; Trilateration

Während für eine Positionsbestimmung nur drei Satelliten erforderlich sind, dient ein vierter der „Validierung“ der Daten der anderen drei und der Verbesserung der Genauigkeit. Die Entfernung wird berechnet, indem die Zeit gemessen wird, die das Signal benötigt, um vom Satelliten beim GPS-Empfänger anzukommen, und zwar anhand der folgenden Gleichung: Zeitverzögerung des Signals * Lichtgeschwindigkeit = Entfernung

Natürlich dafür zu sein Möglicherweise muss der GPS-Empfänger über eine interne Uhr verfügen, um die Zeitverzögerung messen zu können. Leider verfügen die Satelliten über hochpräzise Atomuhren, die GPS-Empfänger wie Ihr Mobiltelefon jedoch nicht. In ersten Näherungen von den drei Satelliten würde die Zeitverschiebung/Verschiebung als Null betrachtet werden, aber der vierte Satellit liefert eine zusätzliche Entfernungsmessung, die es wiederum ermöglicht, eine genaue Entfernung zu berechnen Zeitverzögerung. Dies hat den Vorteil, dass die Zeiten des GPS-Empfängers äußerst genau sind, d. h., wenn die Zeit „zuletzt eingeschaltet“ ist, Es wird nicht von der Zeitfixierung abrutschen. Vier Satellitenpositionsbestimmungen sind viel genauer als drei Satellitenbestimmungen.
Der vierte Satellit kann dies auch wird verwendet, um die Positionsbestimmung von einer zweidimensionalen zu einer dreidimensionalen Bestimmung zu verschieben, die einen äquivalenten Wert ergibt.

Was ist GNSS?

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Ein Begriff, der einem beim Betrachten oft ins Auge fällt GPS-Geräte sind GNSS. Das Global Navigation Satellite System (GNSS) ist eine Kombination mehrerer Satellitenpositionierungssysteme. Dieses System umfasst internationale Systeme wie GPS (USA), GLONASS (Russland), Galileo (EU), BeiDou (China), IRNSS (Indien) und QZSS (Japan).

Äauch wenn Sie sehen können GPS wird oft erwähnt GPS ist Teil von GNSS, da es das gebräuchlichste System und das bekannteste Akronym ist. Was bedeutet das also in Bezug auf Empfänger und Geräte?

GPS-Empfänger/-Geräte unterscheiden sich von GNSS-Empfängern/-Geräten. Ein GPS-Empfänger funktioniert nur mit eingeschalteten Satelliten Das GPS-System: Während GNSS-Empfänger mit einem oder mehreren der oben genannten Systeme zusammenarbeiten können, sind GPS und GLONASS am gebräuchlichsten.

Normalerweise sind GNSS-Geräte immer genauer; aufgrund der Tatsache, dass mehr Satelliten im Sichtfeld sind, was zu einer höheren Positions- und Zeitgenauigkeit führt. Allerdings sind GNSS-Geräte teurer und die verwendete Hardware ist anders. GNSS funktioniert einen größeren Frequenzbereich als GPS.

Satellitennavigationssysteme können unter mehreren Problemen leiden, die die Leistung beeinträchtigen können. Die Hauptverursacher hierfür sind:
Physische Hindernisse. Dies ist das größte Problem für Satellitennavigationssysteme. Berge, Wälder und hohe Gebäude können die Signale behindern, was zu Reflexionen und Signalblockaden führen kann, was zu Ungenauigkeiten und Fehlberechnungen führt.
Fehlberechnungen.
Einige Geräte sind möglicherweise nicht richtig konfiguriert oder gewartete Hardware, was bedeutet, dass es numerische Fehler gibt und Genauigkeitsfehler, obwohl dies selten vorkommt.
Schlechte Wetterbedingungen wie Gewitterwolken und Sonnenstürme können diese Systeme beeinträchtigen. Die ionosphärische Drift trägt wesentlich zu Fehlern bei der Satellitennavigation bei, kann jedoch je nach Situation variieren. die Dichte und die Zeit von rund um die Uhr.
Satellitenunterhaltung. Gelegentlich kann es vorkommen, dass Satelliten manövriert oder wegen Wartungsarbeiten offline geschaltet werden, was vorübergehend zu falschen Daten führen kann. Dies ist eher bei unabhängigen Systemen wie GPS oder GLONASS ein Problem, eher bei GNSS.
Künstliche/künstliche Störungen. Geräte wie Störsender und unerwünschte Geräte können Probleme für Satellitennavigationssysteme verursachen. Die Signale der aktuellen fortschrittlichen Generation von Satellitennavigationssystemen sind viel weniger anfällig für Störungen und bieten einen besseren Signalschutz.
Was bedeutet das für mein Boot?
Position System ist entscheidend für die Sicherheit und den Betrieb eines Bootes. Es gibt zweiå Hauptleitpunkte für ein GPS an Bord.
Sicherheit
Navigation mit anderen Geräten an Bord
GPS-Daten können a Lebensretter für unterwegs; das Meer. Ein Hauptgrund für die Verfügbarkeit von GPS-Daten ist der Notfall, wenn Sie die Küstenwache über Ihr UKW kontaktieren müssen. Das UKW-Gerät kann Positionsdaten empfangen und DSC (Digital Selective Calling) nutzen, die dann an die Küstenwache gesendet werden, sodass diese eine genaue Positionsbestimmung für Sie und Ihr Boot erhält. Dies ist eine lebensrettende Funktion und gilt als ein Muss; ein Mist.

Ein weiterer Grund, GPS eingeschaltet zu haben; Ihr Boot ist für die Navigation unter schlechten Bedingungen oder in einem gefährlichen Szenario ausgelegt. Wenn die Bedingungen schlecht sind oder Sie über nach Hause navigieren müssen Nachts kann sich ein GPS-Gerät oder ein Kartenplotter mit GPS-Funktion bewährt haben. Darüber hinaus können bestimmte Orte als Wegpunkte gespeichert werden. Mit Hilfe von Wegpunkten können Routen erstellt werden. Diese Routen können dann von einem bordeigenen Autopiloten verfolgt werden, wodurch ein halbautonomes Navigationssystem entsteht. Ich sage halbautonom, weil es potenzielle Gefahren wie andere Boote und Felsen gibt, die eine manuelle Eingabe erfordern, da der Autopilot allein diese nicht vermeiden kann.

Ein weniger häufiger, aber ausgezeichneter Grund, kein GPS zu verwenden; Alarm. Einige GPS-/Kartenplotter bieten Ihnen die Möglichkeit, Alarme wie Ankeralarme einzustellen. Ein Ankerarm kann als virtueller Zaun um Ihr Boot herum aufgestellt werden; eine gewisse Distanz. Sollte Ihr Boot oder Anker aus dieser „Barriere“ herausdriften, ertönt ein Alarm und zeigt eine Warnmeldung an.
Wie hängen unsere Produkte damit zusammen?
stark
GPS-Geräte sind sowohl als NMEA 0183- als auch als NMEA 2000-Produkte erhältlich. Ein häufiges Szenario besteht darin, dass das Boot über ein bestehendes NMEA 0183-GPS, aber über ein NMEA 2000-Netzwerk mit MFDs/Kartenplottern zur Datenanzeige verfügt. Dies ist unser NGW-1 Bi-Directional Conversion Gateway tritt ein. Der NGW-1 wandelt die von Ihrem GPS gesendeten NMEA 0183-Sätze in NMEA 2000 PGN um, damit alle Geräte in Ihrem N2K-Netzwerk sie sehen können. Dies ist eine viel kostengünstigere Lösung, als Ihr 0183-GPS durch ein neues NMEA 2000-Gerät zu ersetzen.

Da sich die Technologie sehr schnell weiterentwickelt, werden Bordcomputer und Trådlö ; ein båt. Zum Glück bieten wir eine Lösung an Ihre Daten an beide. Wenn Sie möchten, dass NMEA 2000-Daten aus Ihrem Netzwerk an eine PC-Anwendung wie Maxsea Time Zero oder unsere eigene NMEA Reader-Software gesendet werden, dann är NGT-1 NMEA 2000 Gateway die perfekte Lösung. Das Gerät kann alle aktuell verfügbaren PGNs empfangen und diese an eine NMEA 2000 PC-Anwendung übertragen. Da dieses Gerät bidirektional ist, können Sie NMEA 2000 PGN auch von der PC-Anwendung zurück an das Netzwerk senden Actisense W2K-1 das von Ihnen ausgewählte Produkt hä R. Unser Gateway ist also mit Ihrem NMEA 2000-Netzwerk verbunden dass es jedes NMEA 2000 PGN empfangen kann. Dieses Gerät kann über WLAN mit einem Peripheriegerät verbunden werden, sodass Daten gesendet und empfangen werden können. Da die meisten mobilen Apps NMEA 0183 als Datenformat verwenden, kann W2K-1 mit ihnen verwendet werden, da es die gleiche Konvertierungs-Engine wie NGW-1 enthält. Gängige Anwendungen wie OpenCPN und Navionics haben sich mit unseren drei Gateways bewährt.