GPS-Modul mit Bluetooth und Solartechnik

Die in Taiwan ansässige Firma "Transystem" hat ein GPS-Modul mit Bluetooth-Technik vorgestellt, dass mittels Solartechnik betrieben werden kann. Das Modul trägt den Namen "i-Blue 757", beinhaltet ein aufladbares Akku, der bei absoluter Dunkelheit eine bis zu 26 Stunden lange Betriebszeit hat, die mittels der Solartechnik auf bis zu 100 Stunden verlängert werden kann.

Das Modul lässt sich aufklappen, wobei der obere Teil als Antenne fungiert und der untere Teil den Akku sowie die Solarzellen beherbergt. Außergewöhnlich bei diesem Modul ist die Tatsache, dass das Gerät permanent auf Stand-by steht. Für den Stand-by-Zustand benötigt das Gerät lediglich wenige Sonnenstrahlen; befindet sich das Gerät in einer dunklen Umgebung, so bleibt das Modul maximal zwei Wochen auf Stand-by.

Auch wenn gerade keine GPS-Verbindung gemessen wird, bleibt die Bluetooth-Technik bei einem aufgeklappten Gerät ständig aktiv. Sobald ein bluetoothfähiges Endgerät (Notebook oder Smartphone) in den Funkbereich des Moduls kommt, wird es aktiv und bietet seine Dienste an. Laut Hersteller soll der Wegweiser in etwa 5 Sekunden zur Verfügung stehen. Wenn die Bluetooth-Verbindung wieder unterbrochen wird, fällt das GPS-Modul zurück in den "Schlafmodus".

Der Aufbau zum Satelliten dauert bei einem Kaltstart etwa 46 Sekunden; nach einem Warmstart sollte die Verbindung spätestens nach 34 Sekunden stehen. Wird die Verbindung kurzzeitig unterbrochen, so baut sich die nächste Verbindung spätestens nach drei Sekunden wieder auf.

Das Modul verfügt über 16 Kanäle; der GPS-Chip ist mit 1.023 MHz getaktet. Das Gerät misst gerade einmal 81 x 61 x 25 Millimeter und ist ganze 105 Gramm schwer. Wann das Gerät in Europa verfügbar ist und was es dann kosten soll, ist noch nicht bekannt.
quelle:dsltarife.net

GPS Ortung

GPS

(heißt Globales Positionsbestimmungssystem)
Das GPS dient zur Bestimmung der Position eines Empfängers. Es ist auf der gesamten Welt verwendbar, denn es bedient sich der Satellitentechnik. Ziel war es, ein passives System zu erstellen, das dauerhaft arbeitet und keine Initialisierungen benötigt. Auf der einen Seite sollte es einer unbegrenzten Benutzerzahl zur Verfügung stehen, andererseits wollte man aber auch verhindern, das der Nutzer geortet werden kann. Auch sollten die Empfangsgeräte tragbar und gegenüber (gewollten als auch ungewollten) Störungen möglichst immun sein. Die Positionsbestimmung ist weder vom Standort, noch von der Uhrzeit und auch nicht vom Wetter abhängig.
Beim GPS handelt es sich um eine militärische Entwicklung, bei welcher aber auch die zivile Nutzung mit eingeplant wurde.
Positionsbestimmung mit GPS
Grundsätzlich besteht die Standortbestimmung aus der Messung der Laufzeitdifferenzen der einzelnen Satellitensignale. Hier ein Beispiel:
Die beiden Sender P1und P2 sowie der gesuchte Punkt P (=Empfänger) liegen hier auf einer Linie. Da ja die Koordinaten der Sender bekannt sind, ist auch der Abstand dieser beiden bekannt. Daraus, mit welchem Zeitunterschied die jeweils gleichartigen Signale (zum Zeitpunkt 0 oder 1 oder 2, ¼) beim Ziel ankommen, und aus dem Abstand der Sender kann nun die Position des Empfängers berechnet werden.

Wie vorher schon gesagt, benötigen wir 4 Satelliten, um den Standort richtig zu erkennen. Man kann sich das recht gut am unteren Bild überlegen:
2 Sender: Beide Signale breiten sich kugelförmig aus. Wo sich nun diese beiden Kugeln überschneiden, bilden die Schnittpunkte einen Kreis. Ich befinde mich also irgendwo auf diesem Kreis.
3 Sender: Die dritte Kugel schneidet diesen Kreis in zwei Punkten. Es ist aber immer noch nicht sicher, welcher denn nun meiner Position entspricht.
4 Sender: Nur mit dem vierten Sender ergibt sich nun eindeutig mein Standpunkt.
Da diese vier Satelliten u.a. auch ihre genaue Position senden, kann nun der genaue Standort des Empfängers errechnet werden.
Differentielles GPS (DGPS)
Eine Genauigkeitssteigerung für die absolute Positionsbestimmung läßt sich mit einem differentiellen GPS erreichen. Hierzu wird ein zweiter Empfänger benötigt, der an einem stationären Ort mit bekannter Position die gleichen Satelliten empfängt, wie der mobile Empfänger.
Die Differenz zwischen empfangener und bekannter Position des stationären Empfängers ergibt den Fehler im Signal. Anschließend muß der Fehler an die mobile Station beispielsweise per Funk übermittelt werden. In dem mobilen GPS-Empfänger ist dann bei der Positionsbestimmung dieser

Fehler zu berücksichtigen. Je nachdem wie gut der Fehler ermittelt wird, läßt sich eine Genauigkeit von deutlich unter fünf Metern erreichen. Diese differentielle Methode läßt sich in einem Umkreis von ungefähr 100 km um den stationären Empfänger anwenden. quelle:gps-ortung.org

Handy, Gaming und sonstige Neuheiten

Ein weiterer Trend der CeBIT 2007 ist die mobile Navigation, die wieder in größerem Umfang vorgestellt wurde.
Glücklicherweise findet man sogar wieder einige GPS Handys, die als Mobiltelefone mit integriertem GPS Empfänger
und offline Kartendaten verfügbar sind.
Leider hatte sich in Deutschland der Trend trotz des bekannten Motorola A780 Linux Mobile Phones mit GPS und
mitgelieferter Navigationssoftware - die keine Internet Verbindung benötigt - bislang nicht durchgesetzt.
Anstattdessen muß man bei den meisten Handys die Kartendaten per GPRS Verbindungsaufbau runterladen.
Dies ist sicherlich für die Netzbetreiber vorteilhaft, aber der Kunde hat dabei das Nachsehen.

Die CeBIT in Hannover zeigt, daß es auch anders geht, denn dort wurden eine ganze Menge offline GPS Lösungen
als Mobiltelefon vorgestellt, wie z.B. von dem bekannten Hersteller MyGuide.
Die Schweizer Firma ImCoSys stellte beispielsweise ihr aktuelles ImCoSys Smartphone (PD-01001) vor,
welches bereits im Onlineshop erworben werden kann.

Hier ist nochmal das ImCoSys Smartphone mit SiRFIII GPS Modul, das sogar über eine spezielle Notruf Taste
mittels einem Knopfdruck eine SMS, MMS, etc. an mehrere Teilnehmer versendet und zur Erweiterung mit
einer gewöhnlichen SD Karte bestückt werden kann.

Ein weiterer Trend der CeBIT 2007 waren die zahlreichen HD-DVD, bzw. Blue-Ray Brenner und Laufwerke,
die mittels Bluedisk Medien deutlich mehr Speichervolumen ermöglichen.
Samsung stellt z.B. den SH-B043 4x BD-R Writer für den PC vor, der dank Dual Layer Technik bis zu 50 GB Daten
auf ein BD-R Medium brennen kann.

Ein weiteres Thema war die bereits mehrfach entwickelte Hybrid Festplatte und die SSD Karten.
Die Hybrid HDD ist eine Kombination aus einer gewöhnlichen Festplatte und einem großen Flashspeicher, der den
Datenverkehr auch ohne ständigen Zugriff auf den Festplattenteil ermöglicht.
Dadurch benötigt sie u.a. deutlich weniger Strom und sorgt somit im Notebook Bereich für längere Akku Laufzeiten.

Ganz ohne Festplatte kommt die SSD (Solid State Disk) aus, die alle Daten auf einen speziellen Flash Speicher ablegt.
Bleibt abzuwarten, wie schnell konventionelle Festplatten abgelöst werden.
Da es bereits für Betriebssysteme wie Microsoft Windows Vista keine Zukunftsmusik mehr ist und
im Vergleich zu magnetooptischen Laufwerken deutlich höhere Geschwindigkeiten realisiert werden können,
werden wir diese Technik gewiss sehr schnell in unseren PCs und Macs wiederfinden.
Hier ein Bild der Samsung HM08HHI 2,5" Hybrid Festplatte und der MCAQE32G8MPP-0XA Flash SSD:

Natürlich müssen die ganzen Daten auch irgendwann mal zu Papier gebracht werden und dafür bieten sich bereits
jetzt selbst im Heimbereich aktuelle Farb Laserdrucker an. Denn neben einer enorm hohen Geschwindigkeit ist
mittlerweile auch der Anschaffungs- und Verbrauchspreis deutlich gesunken.

Der Kühlermarkt wurde in diesem Jahr meines Erachtens nach etwas kleiner gehalten, als in den Jahren zuvor.
Dennoch konnte man auf einigen Ständen wieder umfangreiche Kühllösungen bestaunen, wie z.B. hier auf dem
Stand der Firma Scythe.

Sei es als Monsterkühler mit dutzenden Heatpipes, oder auch als optischer Leckerbissen,
wie z.B. der Scythe Kama Cross Kühler, der einem V-Motor nachempfunden wurde.

Wer ebenfalls mit einem Commodore C-64 oder VC-20 groß geworden ist, dürfte sich ganz besonders über den
riesigen Stand von Commodore freuen.
Diesmal geht es allerdings um etwas größere Computer mit deutlich mehr Leistung, wie man auf dem folgenden
Bild gut erkennen kann.

Sowohl die Hardware Ausstattung, als auch die Optik der Commodore PCs läßt die Zielgruppe des weltweit
bekannten Logos schnell erkennen - na dann viel Erfolg im heiß umkämpften PC Gaming Markt !

Natürlich konnte ich es mir auch nicht verkneifen, mal wieder einen Blick auf die aktuellen Speichermodule
der unterschiedlichen Anbieter zu werfen.
In diesem ebenfalls stark umkämpften Markt dreht sich wie jedes Jahr alles um möglichst hohe Frequenzen,
die bei vielen Anwendern das Her(t)z höher schlagen läßt, als niedrige Latenzzeiten.
Schauen wir mal, wann die ersten Terraherz Module auf dem Markt erscheinen, bis dahin kann man den PC
z.B. mit den PC2-11200 Modulen aus dem Hause OCZ bestücken.
Die OCZ PC2-1120 Flex-XLC Module können wahlweise sogar direkt mit Wasser gekühlt werden.

Wie man unschwer erkennen kann, zeigt OCZ auf der CeBIT ein enorm breites Spektrum von neuen Speichermodulen,
wie z.B. das OCZ PC2-9600 Flex-XLC Modul, das OCZ PC2-9600 Reaper HPC Modul, die Titanium Serie und
die Platinum Serie.

Dazu ist noch eine ganze Wand mit aktuellen nVidia SLI-Ready, sowie ATI Crossfire Modulen zu sehen.

Mips Computer hat auf dem OCZ Stand sogar einen angepassten High-End PC mit OCZ Modulen ausgestellt.

Der PC war leider nicht angeschlossen, verspricht aber von der Hardware Ausstattung her eine sehr hohe Leistung.

Es gab sogar eine mystische Innovationen auf der CeBIT zu sehen, die man sich nicht entgehen lassen sollte.
OCZ hat uns ein verkabeltes "Stirnband" vorgestellt, welches ca. Ende 2007 im Handel sein wird.
Der OCZ Neural Impulse Actuator hat 3 Sensoren integriert, die direkten Kontakt mit der Stirn des Anwenders hat
und erkennt dadurch unterschiedliche neurale Signale des Anwenders wie z.B. Anstrengung.

Es war geradezu unglaublich, als der Mitarbeiter von OCZ auf eine völlig andere Weise Unreal Tournament 2004
gespielt hat, denn alles was er dazu benötigt ist sein Kopf !
Der OCZ Actuator ermöglicht z.B. das Spielen von 3D Games ohne jegliche Mausbewegung oder Tastendruck.
Nach ein wenig Übung mit dem Stirnband gelingen alle wichtigen Bewegungen in einer fantastischen Geschwindigkeit,
wobei die Mouse lediglich eine unterstützende Funktion erhält, um sich z.B. umzuschauen.
Die übrige Steuerung erledigt der OCZ Actuator quasi mit den "Gedanken" des Users.

Die Vielfältigkeit der CeBIT 2007 in Hannover war auf jeden Fall kaum zu übertreffen und zeigt, daß man
mit dieser "Computermesse" nicht nur Händler ODER Endkunden ansprechen kann, sondern vielmehr etwas für
alle Besucher parat hat.
Hoffen wir, daß die CeBIT in den kommenden Jahren genauso umfangreich bleibt und trotz einiger "nörgelnden"
Stimmen weiterhin so sehenswert und vielfältig bleibt.quelle:ocinside.de

Umlaufbahnen

Die Satelliten umkreisen die Erde mit 3,9 km pro Sekunde und haben eine Umlaufzeit von 12 Satellitenbahnen (Abstände sind massstabsgetreu) Stunden Sternzeit, was in Erdenstunden 11 Stunden 58 Minuten ausmacht. Das bedeutet, dass der gleiche Satellit jeden Tag etwa 4 Minuten früher über der gleichen Position steht. Die mittlere Enfernung vom Erdmittelpunkt beträgt 26560 km, was bei einem mittleren Erdradius von 6360 km zu einer Bahnhöhe von etwa 20200 km führt. Umlaufbahnen in dieser Höhe werden auch MEO - "medium earth orbit" genannt. Im Vergleich dazu haben geostationäre Satelliten wie die ASTRA oder Meteosat-Satelliten mit 42300 km eine Umlaufbahn in etwa der doppelten Entfernung.
Die GPS-Satellitenbahnen befinden sich in sechs Ebenen, in denen jeweils vier Satelliten in gleichen Abständen vorgesehen waren. Heute sind es meist mehr als 24 Satelliten, was die Verfügbarkeit weiter erhöht. Die Inklination der Ebenen beträgt 55 °. Die Ebenen sind in der Äquatorebene um jeweils 60 ° gegeneinander versetzt. Das bedeutet, dass die Umlaufbahnen die Satelliten bis 55 ° nördlicher und 55 ° südlicher Breite führen. (Die Satelliten des Block I hatten noch eine Inklination der Bahnebene gegenüber dem Äquator von 63 °).
Inklination der Umlaufbahnen Durch diese besondere Anordnung der Bahnen wird vermieden, dass sich überdurchschnittlich viele Satelliten über den Polen befinden (wie es beim TRANSIT-System mit auf Polbahnen verlaufenden Satelliten der Fall war), andererseits verlaufen die Bahnen nördlich genug, dass auch den Einsatz von GPS in polnahen Gebieten möglich ist. Weiterhin führt diese Anordnung auch zu einer relativ stabilen Konstellation, da Störfaktoren (z.B. Gravitationsfelder, Sonnenwinde) im Mittel auf alle Satelliten gleich einwirken.
Die Anzahl und Anordnung der Satelliten hat zur Folge, dass immer mindestens vier Satelliten überall auf der Welt zu jeder Zeit empfangen werden können. Je weiter man sich allerdings den Polen nähert, desto weiter am Horizont befinden sich die Satelliten, können trotzdem gut empfangen werden, sind jedoch in keinem Fall mehr direkt über Kopf. Aufgrund der Geometrie der Satellitenpositionen kann dies zu geringen Einbußen in der Positionierungsgenauigkeit führen. Diese Geometrieeffekte treten jedoch bei bestimmten Satellitenkonstellationen von Zeit zu Zeit auch an anderen Punkten der Erde auf. Die Entfernungen auf der Darstellung der Bahnen auf dem oberen Bild ist in etwa maßstabsgetreu (Vergleich des Erdradius mit den Umlaufbahnen).
Ground-Track (Subsatellitenbahn) des Satelliten GPS BIIR-07 (PRN 18) von 18.10.2001 00:00 Uhr bis 19.10.2001 00:00 Uhr Nebenstehende Grafik zeigt den Groundtrack (Subsatellitenbahn - Bahn auf der Erde, über dem der Satellit jeweils senkrecht steht) des Satelliten BIIR-07 (PRN 18) von 18.10.01 00:00 Uhr bis 19.10.01 00:00 Uhr. Der gelbe Pfeil zeigt jeweils die 00:00 Zeiten. Man sieht, dass sich die Umlaufzeit leicht (4 Minuten) verschiebt. Der gelbe Punkt zeigt den Subsatellitenpunkt um 21:30 Uhr. Der Satellit steht über Äthiopien. Die dazugehörige "Ausleuchtungszone", innerhalb derer der Satellit sichtbar ist, ist hellblau markiert. Die Grafik wurde mit dem FreeWare Programm WinOrbit erstellt (und leicht modifiziert).
Wer sich die Umlaufbahnen der GPS (und auch anderer Satelliten) plastisch vor Augen führen möchte, dem sei folgender Link empfohlen: J-Track 3D. Auf dieser Seite gibt es ein Java-Applet, dass die Umlaufbahnen und Informationen von über 500 Satelliten darstellen kann.quelle:kowoma.de

Aufbau des GPS-Systems

Das GPS-System lässt sich in drei grundlegende Segmente unterteilen, die nachfolgend besprochen werden:

• Weltraumsegment (Satelliten)
• Kontrollsegment (Kontrollstationen)
• Benutzersegment (GPS-Empfänger)

Weltraumsegment

GPS-Block IIF Satellit

Das Weltraumsegment besteht aus mindestens 24 Satelliten. Der erste dieser Satelliten wurde bereits 1978 in seine Umlaufbahn gebracht. Mittlerweile gibt es fünf verschiedene Typen (Block I, Block II, Block IIA, Block IIR und Block IIF) dieser Satelliten, die natürlich im Laufe der Jahre immer weiter entwickelt wurden.

Block I Satelliten

Quelle:NASA

GPS-Block I Satellit (

)

Zwischen 1978 und 1985 wurden von Kalifornien aus elf Block I Satelliten mit jeweils einer Masse von 845 kg gestartet, von denen heute jedoch kein einziger mehr in Betrieb ist. Diese Satelliten waren für eine Lebensdauer von 4,5 Jahren konzipiert, überlebten jedoch ihr geplantes Alter um weitere fünf Jahre. Einer der Satelliten war 13 Jahre lang in Betrieb. Bei den Block I Satelliten, die als Prototypen lediglich der Erprobung des Systems dienten, waren alle Signale für zivile Nutzer zugänglich. Zur Stromversorgung dienten Solarpanels mit 400 Watt Leistung. Während sich die Satelliten im Erdschatten befanden, dienten Nickel-Cadmium-Zellen als Reserve. Die Triebwerke zur Positionskorrektur wurden mit Hydrazin betrieben. Informationen zu den Block I Satelliten können hier eingesehen werden (englisch), die Informationen sind jedoch von 1996, da alle Block I Satelliten mittlerweile ausser Betrieb sind.

Block II Satelliten

Quelle:NASA

GPS-Block IIA Satellit (

)

Die Block II Satelliten wiegen mit über 1500 kg etwa das doppelte der Block I Satelliten. Der erste dieser Satelliten wurde 1989 von Cape Canaveral aus gestartet. Diese Satelliten haben eine "Spannweite" von ca. 5,1 m. Die Block II Satelliten sind für eine Betriebsdauer von 7,5 Jahren ausgelegt. Insgesamt wurden 9 Block II Satelliten und 18 Block IIA Satelliten bis September 1996 gestartet.
Obwohl die Satelliten sich weiterhin auf sechs unterschiedlichen Bahnen mit einem jeweils gleichen Winkel zum Äquator befinden, haben die neueren Block II Satelliten eine etwas veränderte Konstellation. Im Jahr 1990 wurde der erste Block IIA-Satellit (A steht für "advanced") in seine Umlaufbahn gebracht. Infos über den Status der Block II Satelliten gibt es hier (englisch). Der Status des Gesamtsystems ist hier zu finden (englisch).

Verkehrshaus Luzern

Kleine Atomuhr (zu sehen im

)

Die Block II und Block IIA Satelliten besitzen jeweils zwei Rubidium und zwei Cäsium Atomuhren mit einer Uhrenstabilität von mindestens 10 ^{- 13} s. Aus der Grundfrequenz der Atomuhren (10,23 MHz) leiten sich alle anderen benötigten Frequenzen ab. Die Satelliten des Blocks IIR haben drei Rubidium-Atomuhren an Bord. Diese extreme Ganggenauigkeit von ± 1 Sekunde in 1 Million Jahren ist absolut notwendig für das Funktionieren des Systems. Warum wird im Kapitel Positionsbestimmung erklärt.

GPS-Block IIR und II-M Satellit

Bei diesen neuen Block IIR Satelliten ist jetzt nur noch das sogenannte C/A-Signal (Coarse/Aquisition) für zivile Anwendungen zugänglich. Die Stromversorgung und der Antrieb blieben gleich wie bei den Block I Satelliten, die Solarpanels leisten jetzt allerdings 750 Watt.
Von der nächsten Generation (Block IIR (replenishment - Auffrischung)) Satelliten sollten ursprünglich jeweils drei Stück mit dem Space Shuttle in ihre Umlaufbahn gebracht werden, nach der Challenger Katastrophe (1986) wurde dann aber beschlossen, jeweils zwei Satelliten mit einer Delta-Rakete in den Orbit zu bringen.

Im September 2005 wurde der erste Satellit der nächsten Generation (Block IIR-M) gestartet. Dieser Satellit unterstützt als erster eine zweite Frequenz für die zivile Nutzung (L2C) und ein neues militärisches Signal (L1M, L2M). Der neuen Satellit wiegt 2 Tonnen und kostet 75 Millionen Dollar. Weitere der IIR-M Satelliten sollen 2006 folgen.

Start einer Delta-Rakete

Paradoxerweise gingen dabei bereits die ersten beiden Satelliten verloren, da aufgrund einer Fehlfunktion der Delta II Rakete (übrigens die erste Fehlfunktion bei einer Rakete diesen Typs) diese kurz nach dem Start zerstört werden musste.

Alle Block II Satelliten haben weiterhin noch einige zusätzliche Fähigkeiten, die aber mit dem eigentlichen GPS-System nichts zu tun haben. Dazu gehören beispielsweise Sensoren, die Atomexplosionen detektieren können. Der bisher letzte Block IIa Satellit wurde am 30. Januar 2001 von Cape Canaveral aus gestartet.
Der Start eines Block II Satelliten kostet etwa $ 50 Mio., was deutlich macht, welch hohe Investitionskosten das System birgt. Diese enormen Ausgaben werden teilweise nur deshalb vom US Kongress bewilligt, weil das System sowohl militärisch als auch zivil genutzt werden kann. Aktuelle Informationen zum Status der Block II Satelliten kann hier oder hier eingesehen werden (englisch).

Die nächste Generation der Satelliten (Block IIF) soll voraussichtlich über eine dritte Frequenz für die zivile Nutzung verfügen (L5), die dann Positionsbestimmungen mit noch größerer Genauigkeit ermöglicht. Diese Satelliten des Block IIF besitzen anstatt der Rubidium- bzw. Cäsium-Atomuhren Wasserstoffmaser, die eine noch größere Genauigkeit aufweisen. Die neuen Satelliten werden nach der bisherigen Planung aber erst deutlich nach 2005 einsatzbereit sein.

Die Abstrahlungsleistung der Satelliten beträgt momentan lediglich maximal 50 Watt. Zum Vergleich: Fernsehsatelliten wie die ASTRA-Satelliten strahlen mit einer Leistung von etwa 100 Watt, jedoch nur über Europa und man benötigt mindestens eine 50 cm Parabolantenne für den Empfang ohingegen eine GPS-Antenne meist nur wenige Zentimeter gross ist. Bei den Fernsehsatelliten sind die Datenübertragungsraten jedoch unvergleichlich höher.
Aufgrund der verwendeten hohen Frequenz können die Signale weder Stein noch Wasser durchdringen und werden unter Umständen bereits von sehr dichter Belaubung in Wäldern so stark abgeschwächt, dass manche (vor allem ältere) Empfänger Schwierigkeiten bekommen können. Allerdings funktioniert das GPS bei jedem Wetter, also auch bei stärkster Bewölkung (Probleme können jedoch bei sehr starkem Schneefall auftreten).quelle:kowoma.de

A-GPS, Instantfix, Hotfix etc.

Das Problem

Das GPS-System erlaubt aufgrund der Signalart und der geringen Sendeleistung der Satelliten nur eine sehr geringe Datenübertragungsrate. Das ist zur Navigation absolut in Ordnung, da hierzu eigentlich keine Daten übertragen werden müssen.

Für eine exakte Berechnung der eigenen Position müssen die Bahnen der Satelliten dem Empfänger absolut genau bekannt sein. Leider sind diese bahnen aber nicht so starr sind wie es praktsich wäre. Deshalb übertragen im GPS-Signal alle Satelliten ständig Ihre aktuellen Bahndaten an den Empfänger, der dann jeweils die aktuellen Daten zur Berechnung verwendet.

Der Haken ist jetzt, dass die Bahndaten (Ephemeriden) nur eine Gültigkeit von ca. 4 Stunden haben. Solange also ein GPS-Gerät nicht länger als 4 Stunden ausgeschaltet war, kann es sofort mit den vorhandenen Daten weiterrechnen und hat - bei idealen Empfangsbedingungen - innerhalb von wenigen Sekunden eine gültige Position. Dies wird auch als Hot-Start bezeichnet.

War das Gerät länger ausgeschaltet sind die Bahndaten veraltet und es müssen zunächst neue Daten empfangen werden. Dieser Vorgang verzögert die erste Positionsbestimmung - wieder bei idealen Empfangsbedingungen - auf ca. 45 Sekunden.

Das alles ist eigentlich kein riesiges Problem, sorgt aber - wie vermutlich jeder GPSler weiss - immer wieder für Verdruss. Beispiele:

a) GPS beim Joggen

Man wartet nicht gerne eine Minute oder länger (bei schlechteren Empfangsbedingungen) bis der GPS "sich gefunden" hat. Man will sofort loslaufen.

b) GPS im Auto

Fährt man mit einem Empfänger der längere Zeit nicht an war sofort los, kann es einige Kilometer dauern, bis sich das Gerät endlich aufrafft und eine Position anzeigt. Hier spielen verschiedene Effekte hinein, einer davon sind veraltete Bahndaten. Ein anderer ist der Dopplereffekt, der es dem sich bewegenden GPS-Gerät schwieriger macht, die Signale zu finden.

c) GPS bei stromsparenden Einsätzen

Um Strom bei diversen GPS-Anwendungen zu sparen, beispielsweise in Handys mit GPS, werden heute die Empfänger häufig nur sehr kurz eingeschaltet, eine Position bestimmt und wieder in einen Schlafmodus versetzt. Bei dieser Art Anwendung ist es natürlich nahezu unmöglich mit den Bahndaten "auf dem Laufenden zu bleiben".

Die Lösungen

Wie nicht anders zu erwarten haben die Hersteller zur Lösung des beschriebenen Problems diverse Vorschläge parat und in Ihre Empfangsmodule integriert. Es gibt zwei grundsätzliche Varianten:

Unterstützung von aussen

Bei diesem System müssen dem GPS-Empfänger Bahndaten zugespielt werden. Dies kann durch eine Verbindung zum Internet geschehen oder falls der GPS-Empfänger in einem Handy verbaut ist auch über das Telefonnetz geschehen. Der Benutzer bekommt von den Aktivitäten eventuell nicht einmal etwas mit. Die Daten enhalten Bahndaten die bis 10 Tage im voraus berechnet wurden.

Je nach System werden zusätzlich zu den Bahndaten auch WAAS/EGNOS-Korrekturinformationen und die aktuelle Zeit und manchmal auch eine angenäherte Position durch Handy-Ortung übermittelt. In diesen Fällen lässt sich die TTFF, die Time To First Fix also die Zeit bis zum ersten Berechnen der Position auf bis zu 1 Sekunde reduzieren.

Diese Art der Unterstützung des GPS-Systems wird allgemein als A-GPS bezeichnet. Das steht für "Assisted-GPS", also "Unterstütztes-GPS". Die Hersteller haben häufig spezielle, namensrechtlich geschützte und blumigere Bezeichnungen für Ihre Umsetzung des Verfahrens, wie:

• SIRF: SiRFInstantFix (SIF) auch bekannt als QuickPosition, Quicklocate, QuickGPSfix (bei den Tom Tom-Geräten)
• ublox: AssistNow Offline und AssistNow Online; Letzteres braucht bei jedem Start ein kleines Datenpaket das nur für 2-4 Stunden gültig sind, das Offline-Verfahren werden (grössere Mengen) Bahndaten der nächsten 14 Tage geladen.
• Broadcom: GlobalLocate LTO (Long Term Orbit)
• RXNetworks: GPStream SUPL
• Nemerix: Nex

Für die Geräte, die nicht "online" gehen können gibt es die andere Variante:

Nachteil des Verfahrens:

Was für Handys sicher praktisch ist, ist bei anderen Navigationssystemen nicht praktikabel. Kaum jemand wird sein Auto-Navi einmal pro Woche ans Internet anschliessen.

Eigene Berechnung der Bahndaten

Bei diesem Verfahren werden mit Hilfe der von den Satelliten empfangenen Bahndaten und teilweise patentierten (und vermutlich sehr komplexen) Algorithmen Bahndaten für die Zukunft vorausberechnet die eine längere Gültigkeit haben als nur 4 Stunden. Typischerweise werden Daten für 4 bis 10 Tage im Voraus berechnet. Schaltet man das GPS-Gerät also ein versucht es zunächst mit Hilfe der vorhandenen gültigen Daten die Position zu berechnen und wechselt erst auf die tatsächlich von den Satelliten empfangen Daten wenn diese vollständig sind. Von da an berechnet das Gerät wieder Bahndaten für die Zukunft. Manchmal wird das als Autonomous GPS oder Self-Assisted GPS und Ergänzungen wie Long Term Orbits, Extended Ephemeris usw. bezeichnet

Auch hierfür haben die Hersteller viele Bezeichnungen:

• SIRF: SiRFInstantFixII (SIFv2)
• RXNetworks: GPStream SAGPS und PGPS (Mix aus beiden Varianten)
• STMicroelectronics: HotFix (nutzt GPStream PGSP)

Das System erscheint zunächst ideal hat aber ein paar Nachteile:

Das Vorausberechnen der Bahndaten muss im Prozessor im Hintergrund geschehen und dauert sehr lange wobei sehr lange mehrere Stunden meint. Häufig kann das der im Gerät integrierte Prozessor im Schlafmodus erledigen, aber verbraucht natürlich Strom und Zeit.

Die errechneten Bahndaten sind meist gut aber nicht perfekt. Man bemerkt manchmal einen kleinen Versatz in der Position in Track-Logs wenn diese Geräte vom Vorausberechneten in den "Live"-Modus umschalten.

Wenn das Gerät längere Zeit ausgeschaltet war als vorausberechnete Daten vorhanden waren muss auf die herkömmliche Art auf die Bahndaten gewartet werden. Die TTFT-Zeit verlängert sich wieder.

In Zukunft werden die Hersteller der Chipsätze wohl ein System haben welches beide Varianten unterstützt. Für Geräte mit "Verbindung" werden Daten von Servern geladen und sollte keine Verbindung da sein wird eigenständig weiter gerechnet.

Für uns Nutzer ist der Effekt ein einfacher und angenehmer: Weniger Warten. quelle:kowoma.de

Garmin GPS StreetPilot c510

Garmin GPS StreetPilot c510 - portables, erstklassiges und supergünstiges GPS-Straßennavigationsgerät mit Autorouting, Sprachausgabe und Touchscreen und integriertem Akku!

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Mit dem StreetPilot c510 bietet GARMIN einen Straßenpiloten für Jedermann! Einfachst zu bedienen bei minimalstem Einbauaufwand, und dies auf dem gewohnt hohen Qualitätsniveau von Garmin. Der Garmin StreetPilot c510 macht GPS Navigation für jedermann verständlich. Große, logisch angeordnete Schaltflächen, die direkt über den Bildschirm bedient werden, führen in wenigen Schritten zur Zieleingabe. Die 3D-Perspektive der Karte mit automatischem Kreuzungszoom sowie die deutliche Sprachausgabe über zwei integrierte Lautsprecher leiten sicher zum Ziel. Das hoch empfindliche SiRFStar III GPS sorgt für raschen Empfang und hält die Verbindung mit den Satelliten auch in schwierigen Situationen wie engen Straßenschluchten. Einstellungen zur Bildschirmdarstellung und Routenoptionen ermöglichen eine Anpassung an Ihre individuellen Bedürfnisse. Der eingebaute Lithium Ionen Akku erlaubt bis zu 8 Stunden unabhängigen Betrieb des Geräts auch außerhalb von Fahrzeugen. Für maximalen Komfort sind die Kartendaten von Deutschland und Tschechien mit Sonderzielen (Points of Interests) im internen Speicher vorinstalliert, der SD-Kartenschacht bleibt frei für zusätzliche (optionale) Karten!

Die Funktionen:
# Berührungsempfindlicher, sonnenlichtablesbarer Farbbildschirm, hoch auflösend mit 320 x 240 Pixel (QVGA-Auflösung).
# 2- und 3-D-Kartendarstellung, zoombar.
# Automatische Routenberechnung.
# Hintergrundbeleuchtetes Display mit manuell einstellbarer Helligkeit.
# Automatische Tag-/Nachtumschaltung für blendarme Darstellung.
# Vorbespielte mit Daten von Deutschland und Tschechien im internen Speicher.
# Durch POI Loader ladbare Points of Interest (selbst erstellt oder von vorhandenen Sammlungen aus dem Internet).
# Umleitungsfunktion.
# Dynamische Routenführung unter Berücksichtigung von Staumeldungen mit TMC-Empfänger (GTM 21, Option).
# Nächstgelegene Punkte zur berechneten Route: Bequem per Tastendruck entlang der berechneten Route Tankstellen, Restaurants, Hotels, Sehenswürdigkeiten, Freizeitparks und andere Points of Interest finden und sich hinnavigieren lassen � auch als Zwischenziel!
# 500 Wegepunkte mit Name und Symbol.
# Home-Funktion zur schnellen Berechnung der Route nach Hause.
# Bis zu 8 Stunden Betrieb mit internem Li-Ion Akku, automatisches Laden des integrierten Akkus bei Anschluss am Zigarettenanzünder.

Kartendaten:

# Basiskarten: integrierte, routingfähige Basiskarte (Atlantic Lite Routable), integrierte Straßenkarten: Vorinstallierte Kartendaten von Deutschland und Tschechien.
# optionale Straßenkarten: 1. Werksprogrammierte SD-Karte
# 2. CDs / DVDs zur installation am PC, von dort Übertragung von Kartenabschnitten in den internen Speicher oder leere SD-Karte über USB

Maße und sonstige Daten:
# Größe: 11,2 cm x 8,1 cm x 5,6 cm (B x H x T)
# Anzeige: Farbbildschirm, 65.000 Farben mit Hintergrundbeleuchtung 320 x 240 Pixel, bei 7 cm Breite und 5 cm Höhe. (8,9 cm diagonal)
# Bedienerführung: Deutsch und 19 weitere Sprachen für die Menüführung, Sprachausgabe deutsch und 14 weitere Sprachen
# Gehäuse: Kunststoff, anthrazit
# Gewicht: ca. 259g (mit internem Li-Ion Akku)
# Arbeitstemperatur: 0°C bis +60°C

Stromversorgung:
# Betriebsspannung: 12 Volt Adapter für Zigarettenanzünder
# Datenerhalt: interner Flash-Speicher

Lieferumfang:
# StreetPilot c510 mit SD-Speicherkarte, Handbuch, USB-Kabel, Zigarettenanzünderstecker, Saugnapfhalterung und Tragetasche!quelle:ankommen.de