GPS-Anwendung
2008-09-27

Praktische Hinweise

Allgemeines

Einschalten nach längerer Zeit und größeren Ortswechseln

Auf Reisen kommt es häufig vor, dass man ein GPS-Gerät ausgeschaltet über eine größere Entfernung (mehr als etwa 300 km) bewegt. Schaltet man das Gerät dann am Zielort zum ersten Mal wieder an, so wird es einige Minuten benötigen, um die korrekte Position zu ermitteln. Dies wird dadurch bedingt, dass die GPS-Geräte berechnen, welche Satelliten zu welcher Zeit am zuletzt ermittelten Ort empfangen werden können. Sind durch eine Ortsänderung andere Satelliten verfügbar, so müssen zunächst alle möglichen Satelliten "durchprobiert" werden, bevor die Positionsberechnung stattfinden kann. Bei manchen Geräten gibt es die Möglichkeit die ungefähre neue Position einzugeben und dem Gerät dadurch die Satellitenauswahl zu erleichtern.
Ein ähnliches Phänomen zeigt sich, wenn das GPS-Gerät über einen längeren Zeitraum (Wochen) ausgeschaltet war. Auch dann stimmen die tatsächlich verfügbaren Satelliten nicht mehr mit den vom Gerät erwarteten überein bzw. werden die Almanachdaten als veraltet und ungültig angesehen und die Positionsbestimmung dauert ebenfalls länger.

Wer die WAAS/EGNOS-Funktion aktiviert hat, dieses in den USA verwendet hat und wieder nach Europa zurückkehrt, sollte daran denken, dass andere Satelliten für WAAS als für EGNOS verwendet werden. Es kann eine ganze Weile dauern, bis das Gerät hier wieder die richtigen Satelliten findet. Das beeinflusst aber die normale Positionsbestimmung nicht sondern nur die Verfügbarkeit von WAAS/EGNOS.

 

Keine Positionsangabe trotz freier Sicht zum Himmel

Vermutlich hat sich jeder, der ofters mit dem GPS unterwegs ist schon gewundert, warum manchmal, und meist nur für recht kurze Zeit, einfach keine Positionsbestimmung zustande kommt, obwohl der Himmel weitgehend sichtbar ist und man auch sonst alles richtig gemacht hat.

In solchen Fällen empfiehlt sich ein Blick auf die Satellitenseite des GPS. Hier findet man dann vielleicht heraus, dass überhaupt nur fünf Satelliten sichtbar sind (also höher als 10° am Horizont stehen). Wenn von diesen jetzt zufällig einer oder zwei von einem Baum, Haus oder ähnlichem verdeckt werden, oder doch so tief am Horizont stehen, dass sie von einem Hügel verdeckt werden, so ist keine Positionsbestimmung mehr möglich (zumindest keine in 3D).

Bereits 10 Minuten später hat sich die Situation meist wieder drastisch verbessert und es gibt überhaupt keine Probleme eine gute Positionsbestimmung zu erhalten.
Warum dies so ist, läßt sich erkennen, wenn man die Anzahl der sichtbaren Satelliten und deren Höhe über dem Horizont über einen bestimmten Zeitraum verfolgt. Hierfür eignet sich hervorragend das Planungstool "Planning", welches es hier bei Trimble zum kostenlosen Download gibt und eigentlich Vermessern helfen soll, optimale Zeitpunkte für Ihre Aktivitäten zu planen.
Sieht man sich nun damit einmal die Anzahl der Satelliten an, die innerhalb von beispielsweise 24 Stunden überhaupt an einem bestimmten Ort sichtbar sind, ergibt sich beispielsweise für München am 23.11.2002 folgendes Bild:

Anzahl der sichtbaren Satelliten (über 10° über dem Horizont) für München am 23.11.02
Anzahl der sichtbaren Satelliten (über 10° über dem Horizont) für Münschen am 23.11.02

Es läßt sich erkennen, dass nachts um etwa 1:00 Uhr und mittags um 13:00 Uhr für etwa 20 Minuten lediglich 5 Satelliten "verfügbar" sind. Der oben genannte Fall, dass bei zufälliger Abdeckung von zwei der fünf Satelliten z.B. durch Häuser, Bäume oder Hügel gar keine Position bestimmt werden kann, tritt dann recht schnell ein.
Das Bild zeigt aber auch, dass zu einigen Zeiten am Tag (blaue und dunkelblaue Balken) 9 oder 10 Satelliten verfügbar sind. Zu diesen Zeiten wird man vermutlich selbst in schwierigem Gelände eine recht gute Positionsbestimmung zustande bekommen. Das Bild wiederholt sich übrigens sehr exakt jeden Tag, nur verschiebt es sich jeden Tag um 4 Minuten nach vorn, was mit den Umlaufbahnen und -zeiten der Satelliten zusammenhängt.

 

Verwendung auf Reisen

Verwenden von GPS zu Fuss und auf dem Fahrrad

Wird das GPS-Gerät bei Wanderungen und ähnlichem verwendet, gibt es zwei grundsätzliche Möglichkeiten. Zum Beispiel kann man das Gerät mitnehmen, um im Notfall wieder zum Auto zurück zu finden, nachdem man dieses als Wegpunkt eingespeichert hat. Dann reicht es natürlich, das ausgeschaltet Gerät irgendwo in einer Tasche oder im Rucksack zu transportieren. Wird es benötigt, kann man es einfach einschalten und es wird einem nach kurzer Zeit den Weg zurück weisen können.

Möchte man aber bereits während der Wanderung über die zurückgelegte Strecke, Richtungen, Höhe und so weiter informiert bleiben, dann muss das Gerät nicht nur eingeschaltet sein, die Antenne sollte auch möglichst ununterbrochen freie "Sicht" zum Himmel haben. Man wird wenig Spass haben, wenn man den GPS in einer Hüft- oder Jackentasche trägt. Trägt man die "Hüftasche" auf dem Rücken, wird das Ergebnis etwas besser sein, aber noch immer nicht perfekt. Als sehr gut hat sich eine Position auf der Schulter erwiesen. Hat man eine Schutztasche zum GPS, in die eine Klammer eingearbeitet ist (z.B. die etrex-Serie von Garmin), so läßt sich diese meist gut an den Riemen eines Rucksacks klemmen. Es empfiehlt sich, zusätzlich die Kordel als Notleine irgendwo zu befestigen, damit sich der GPS nicht "zu Tode" stürzen kann. Ein Platz im Rucksack ganz oben mit der Antenne nach oben zeigend funktioniert ebenfalls meist gut, man kann aber unterwegs nicht schnell mal auf dem Display gewünschte Informationen einsehen.

Trotz allem gibt es Stellen im Gelände, an denen der Empfang nur schlecht oder überhaupt nicht funktioniert. Besonders ungünstig sind bei Bergwanderungen Schluchten oder steile Hänge. Wie man von Auge schon schon leicht sieht, wird hier der sichtbare Bereich des Himmels mitunter so stark eingeschränkt, dass nur noch weniger als drei Satelliten empfangen werden können. Unter solchen Bedingungen ist jedes GPS überfordert, eine Positionsbestimmung ist unmöglich.
Genau das Gleiche gilt natürlich für Städte. In tiefen Häuserschluchten (die bei schmalen Strassen überraschenderweise garnicht so tief sein müssen) ist ebenfalls häufig sehr wenig Himmel zu sehen und entsprechend kein Empfang möglich. Zusätzlich wird bei schneller Bewegung die Positionsbestimmung dadurch erschwert, dass sehr schnell die sichtbaren Bereiche des Himmels wechseln. Möchte man in Städten mit schwierigen Empfangsbedingungen seine Position bestimmen, sollte man sich zu einem grösseren Platz oder die Mitte einer grossen Strassenkreuzung begeben (sofern es der Verkehr erlaubt). Nach meinen Erfahrungen sind Städte im allgemeinen allerdings weniger kritisch als bergige Regionen. Manchmal reflektieren die Gebäude die Signale auch, so dass die Signale von eigentlich nicht zu empfangende Satelliten trotzdem ausgewertet werden können. Dies führt zwar zu einem Mehrwegefehler, dieser ist im allgemeinen aber nicht sehr gross und eine etwas ungenauere Positionsbestimmung ist besser als garkeine.
Ebenfalls verschlechtert wird der Empfang durch sehr dichte Belaubung. Während in mitteleuropäischen Wäldern mit den neueren GPS-Geräten üblicherweise keine größeren Probleme zu erwarten sich, kann man in tropischen Urwäldern unter Umständen Schwierigkeiten mit der Positionsbestimmung bekommen.

Obwohl die GPS-Frequenzen so gewählt wurden, dass sie durch Wetter (Regen, Schnee, Wolken usw.) nicht beeinflusst werden, kann bei Regen der Empfang verschlechtert werden. Dies allerdings nicht unter freiem Himmel sondern unter Bäumen, wenn das Wasser auf den Blättern steht.
Zusammenfassend muss man sich also nicht wundern, wenn das GPS-Gerät in einem dichten Wald an einem Hang bei Regen keinen einzigen Satelliten erfassen kann. Unter diesen Bedingungen ist diese Technik ganz einfach überfordert.

 

GPS in Transportmitteln (Auto, Zug, Bus, Flugzeug, Schiff)

Wie bei der Fortbewegung zu Fuss gilt natürlich auch in anderen Transportmitteln, dass die Antenne eine möglichst freie Sicht zum Himmel haben muss. An dieser Stelle soll nur von Handheld-Geräten gesprochen werden, die eine eingebaute Antenne haben und nicht von fest in Autos, Schiffen und Flugzeugen eingebauten.

 

Auto

Im Auto ist jegliche Nähe zu Scheiben zu bevorzugen. Auch unter Sonnendächern ist der Empfang üblicherweise sehr gut. Neuere Autos sind häufig mit einer metallbedampften Frontscheibe ausgerüstet, die das Aufheizen des Autos im Sommer reduzieren soll. Dies reduziert jedoch auch die Signalstärke der GPS-Signale und tut dies besser als die Reduktion der Hitze. Hinter derartigen Scheiben ist typischerweise kein Empfang möglich. Zu erkennen sind die Scheiben daran, dass sie, wenn man seitlich daraufschaut, blau schimmern. Es sei noch bemerkt, dass das "Spielen" mit dem GPS nur den Mitfahrern vorbehalten sein sollte. Als Fahrer einen Handheld-GPS während der Fahrt zu bedienen lenkt, auch wenn dieser mit einem Saugnapf an der Scheibe befestigt ist, sehr stark ab. Es ist also sicher kein Ersatz für ein richtiges Navigationssystem.

 

Eisenbahn

Wieder gilt, je näher an einer Scheibe, desto besser. Grundsätzlich funkionieren GPS in Zügen relativ gut, es gibt jedoch eine aus GPS-Sicht immer häufiger werdende Ausnahme. Wagen mit Klimaanlage sind häufig ebenfalls mit metallbeschichteten Scheiben ausgerüstet, Deutsche ICE-Züge gehören natürlich auch dazu. Auch hier erkennt man einen leicht metallischen Glanz und eine charakteristische Färbung der Scheiben. In solchen Waggons ist kein Empfang möglich. Wer also den GPS nutzen will, sollte bei der Sitzplatzwahl die Wagen älteren Baujahrs bevorzugen.

 

Flugzeug

In Flugzeugen ist meist ein sehr guter GPS-Emfang möglich, sofern man einen Fensterplatz ergattert hat. Nahe ans Fenster gehalten sollte in fast jedem Fall der Empfang von ausreichend vielen Satelliten möglich sein. Sind die Satelliten allerdings sehr ungünstig am Himmel verteilt und hat man das Fenster auf der falschen Seite des Flugzeugs, so kann die Positionsbestimmung schlecht oder unmöglich sein. Dies kommt jedoch selten vor und die Situation bleibt meist nicht während des ganzen Flugs derart schlecht. Die Verwendung von GPS-Geräten in Verkehrsflugzeugen wird von den meisten Fluggesellschaften erlaubt, lediglich beim Start und der Landung müssen sie wie alle elektronischen Geräte abgeschaltet werden. Es kann allerdings vorkommen, dass das Kabinenpersonal etwas verunsichert nachfragt, ob es sich bei dem Gerät um ein Handy handelt, welches natürlich nicht erlaubt ist. Hier noch einige Informationen über die Verwendung von GPS-Empfängern in Passagierflugzeugen.

 

Schiff

Bei Schiffen gilt im Wesentlichen das gleiche wie bei den anderen Transportmitteln. Da es aber auf dem Meer üblicherweise keine Berge oder Bäume gibt, sind die Empfangbedingungen meist sehr gut. Im Inneren von Metallschiffen beschränkt sich der Empfang natürlich auch auf Fensternähe, ansonsten sind keine Probleme zu erwarten.