GPS Navigation und die Dauer des Positionsfix

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Die nachfolgende Info befasst sich mit der Zeitdauer des ersten Positionsfix und betrifft die mobilen Navigationssysteme aller Hersteller:

GPS-Satelliten stehen nicht fest am Himmel, sondern haben Umlaufbahnen, die noch dazu wechseln können. Die kompletten Daten dieser einzelnen Umlaufbahnen (Almanach) werden ca. im 15 Minuten Rhythmus ausgestrahlt, andere minütlich (Ephemeriden), die Navigationssignale natürlich permanent. Begriffe wie Kalt- oder Warmstart haben weniger mit der Qualität des Navis zu tun, als mit dem Aussenden der Daten durch die Satelliten. Theoretisch können Sie bis zu 12 der 24 GPS-Satelliten empfangen, in der Praxis werden es zwischen 6 und 9 sein, zur Positionsbestimmung sind 3 erforderlich, mit Höhenbestimmung 4. Je mehr Signale, desto genauer. Das bei einigen Geräten zusätzlich verfügbare 2-kanalige EGNOS verhilft in Europa zur höheren und sichereren Positionsgenauigkeit, in Amerika ist es WAAS. Diese Zusatzinformation wird im Display jedoch i.d.R. als WAAS angezeigt, da merkt man eben den amerikanischen Ursprung.

Damit man nicht immer 15 Minuten warten muss, speichert das System laufend die letzten Satellitendaten und ist so i.d.R. innerhalb einer Minute betriebsbereit. Sollte das Navi lange Zeit ausgeschaltet sein (Tage, Wochen) oder in großer Entfernung vom Ausschalteort wieder in Betrieb genommen werden, stimmen die gespeicherten Daten nicht mehr überein und es vergehen bauartbedingt ca. 3 Minuten, bis das System andere, als die Signale der zuletzt empfangenen Satelliten sucht. Somit kann es bis zu ca. 19 Minuten (Reaktionszeit+Almanach+Ephemeriden) dauern, bis das System wieder über alle Daten verfügt. Sollte das System während dieser Zeit in einem Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit unterwegs sein, kann dieser Zeitraum nochmals wachsen. Ungeduldige Menschen, die das System zwischendurch aus und ein schalten, starten diesen Prozess jedes mal neu. Es muss auch nicht immer der ganze Datensatz geladen werden, was die Zeit verkürzen kann.

Bitte denken Sie daran, dass der Empfang direkt neben einem Gebäude eingeschränkt sein kann und dass Dachfenster oder Wärmeschutzverglasung die GPS-Signale oft nachhaltig abschirmen. Ich empfehle Ihnen: legen Sie Batterien ein bzw. laden Sie den Akku und bringen Sie das System ins Freie (freie Sicht zum Himmel), schalten Sie es ein und lassen Sie es die Satelliten in Ruhe finden. Wenn Sie dabei die Kartenansicht gewählt haben, sehen Sie nach dem GPS-Fix Ihre Position. Bei normalem Gebrauch wird Ihr System dann zukünftig innerhalb kurzer Zeit betriebsbereit sein.

In der Bedienungsanleitung, die zu lesen ich dingend empfehle, finden Sie den Menüpunkt, der es ermöglicht, alte Satellitendaten zu löschen und das System zu zwingen, sofort neu zu suchen (Reset). Das macht besonders dann Sinn, wenn Sie in erheblichem Abstand (mehrere hundert oder tausend Kilometer) das System erneut in Betrieb nehmen oder es monatelang ausgeschaltet war. So auch verfahren, wenn das Navi beim Ausschalten – gern in Verbindung mit leeren Batterien – verstümmelte Satellitendaten gespeichert hat und so scheinbar endlos suchen würde. Viele Navis haben einen Menüpunkt zum Eingeben der aktuellen Position. Das verhilft i.d.R. zu einem schnelleren ersten Positionsfix. Die so gewonnene Positionsangabe ist bis zur Verfügbarkeit aller Daten ungenau.

Mobile Fahrzeugsysteme haben i.d.R. ein klappbare Antenne. Diese sollte waagrecht stehen, dann hat sie eine optimale Empfangslage und so ist das System nach der Fahrt durch den Tunnel wieder sekundenschnell auf Kurs.

Da sehr viel zur Positionsgenauigkeit "gelogen" wird, hier etwas reale Wahrheit aus der Praxis:

Outdoorhandsysteme haben die höchste Genauigkeit von ca. 3 Metern. Dazu müssen sie aber absolut ruhig gehalten werden (z.B. auf dem Tisch liegen) und EGNOS (WAAS) möglich und verfügbar sein. Sonst liegt die Genauigkeit bei ca. 10 Metern.

Straßen-Navis haben zwar grundsätzlich die gleichen Werte, sind jedoch künstlich "unscharf" gemacht, bzw. wird die Position "auf die Straße gezogen", was wichtig ist, denn sonst würde das System bei geringsten Abweichungen (Kartenfehler, Baustelle, Verkehr auf Gegenfahrbahn etc.) Probleme bekommen (Orientierungslosigkeit, Neuberechnung der Route etc.).

Bei allen Systemen wird die Position ein Mal pro Sekunde ermittelt. In dieser Zeit fährt z.B. ein 180 km/h schnelles Auto 50 Meter, Berechnungszeiten kommen dazu. Daher hinkt die angezeigte Position immer hinter der realen hinterher. Selbst im langsamen Stadtverkehr ist die Genauigkeit eingeschränkt und Abweichung und Verzögerung können sich auf 25 Meter summieren - oder mehr. Während komplexer Manöver (Kreisverkehr mit drehender Anzeige + gleichzeitiger Ansage der Abfahrt) sind einige Systeme am Limit, was zu einer späten oder gar verspäteten Anzeige und Ansage führen kann. Flotte Fahrt durch einen Kreisverkehr ist also die Herausforderung für ein Navi. Wird dann nicht richtig abgebogen/ausgefahren, kann i.d.R. innerhalb weiteren Kreisverkehr-Umrundungen keine neue bzw. richtige Route mehr berechnet werden. Bei sensiblen Systemen sollte man sich unbedingt vor einem Kreisverkehr orientieren und nicht nur nach der Sprachanweisung fahren! Am Rande sei vermerkt, dass viele Navis einmündende Einbahnstraßen nicht mitzählen. Die Voransage "Nehmen Sie die 2. Abfahrt im Kreisverkehr" kann zwar verkehrstechnisch korrekt sein, aber zähltechnisch verwirren.

Via GPS kann in einem Gebäude, Tunnel, Kanal niemals die dortige Position ermittelt werden. Auch können sogenannte intelligente GPS-Empfänger (SiRF etc.) weder diesen physikalischen Grundsatz überlisten, noch sind sie bei der ersten echten Positionsbestimmung tatsächlich schneller! Die Aktualität der Karte spielt eine größere Rolle als der neueste Chip. Übrigens: Original im Fahrzeug eingebaute Systeme sind frei von dieser Problematik; sie erhalten zusätzlich Signale aus Tacho, Lenkung und Kompass und wissen also immer, wo sie sind.

Zu Galileo: Galileo kann/wird nicht genauer sein. Die Frage nach der Kompatibilität ist akademisch, denn 1. wird ein heute gekauftes GPS bis zur Galileo-Verfügbarkeit längst ausgetauscht sein, 2. wird eine dafür erforderliche Änderung (GPS-Receiver, Software) den Wert eines mobilen GPS übersteigen und 3. garantiert heute niemand die Kompatibilität. GPS wird weiter verfügbar sein. Der Nutzer kostenloser Galileo-Basisposistionsbestimmung hat keinen Vorteil gegenüber dem GPS.

Zu guter Letzt: Nicht die Satelliten oder deren Betreiber kennen die Position, die kennt nur das Navi. Es ist quasi wie beim Radioempfang: Satelliten senden und das Navi empfängt. Datenschutzprobleme gibt es demzufolge nicht.

Viel Spass!

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