GPS-Signalerkennung und Genauigkeitsprobleme mit einer Fahrrad-App.
- Asgarde
- 4. März 2022
- 4 Min. Lesezeit
Aktualisiert: 13. Mai 2022
Ob in Telefonen, Uhren oder Autos, der Einsatz von GPS findet immer mehr Verbreitung.
Aber auch wenn es sehr oft benutzt wird, bleibt die Tatsache, dass seine Funktionsweise manchmal seltsam erscheint, wenn man die Daten betrachtet, die es überträgt.
Es ist daher wichtig, besser zu verstehen, wie es funktioniert, um die übermittelten Informationen besser zu verstehen. Aber vorher noch eine kleine Klarstellung.
GPS oder GNSS?
Wir sprechen üblicherweise von GPS (Global Positioning System), aber genauer ist es, von GNSS zu sprechen.
GNSS (Global Navigation Satellite Systems) ist der Begriff für Satellitenortungstechnologie. Tatsächlich gibt es 6 verschiedene GNSS:
GPS (USA).
GLONASS (Russie).
Beidou (Chine).
Galileo (Europe).
QZSS (Japon).
IRNSS (Inde).
Die neuesten GNSS-Chips in unseren Geräten ermöglichen die Wiederherstellung der Signale dieser 6 Satellitenkonstellationen. Dies erhöht die Genauigkeit unserer Position. Sie können eine App wie GNSS Status oder GPS TEST installieren, um verschiedene GNSS basierend auf ihrer Nationalität anzuzeigen.
Die verschiedenen Satelliten, die von der GNSS-Statusanwendung erfasst wurden.
Probleme bei der Satellitenerkennung.
1 - Umweltproblem.
Das erste Problem, das bei einem GNSS-System auftreten kann, ist die Erkennung von Satelliten.
Um ein Signal richtig zu empfangen, muss das GNSS einen klaren Horizont haben. Mit anderen Worten, es ist besser, sich draußen zu befinden als innerhalb eines Gebäudes, um das Signal zu empfangen (auch das Innere eines Autos ist nervig).
Aus welchem Grund würden Sie mir sagen. Ganz einfach, weil das gesendete Signal schwach ist. Es wird leicht von Wänden absorbiert und erreicht niemals den Empfänger Ihrer Uhr oder Ihres Smartphones.
Aber dieses Problem kann immer noch gefunden werden, wenn Sie im Freien sind.
Zum Beispiel im Wald oder beim Fahren auf einer stark bewaldeten Straße.
Tatsächlich ist bekannt, dass die Vegetation Wellen absorbiert. Ihr GNSS-Empfänger wird immer noch Signale empfangen, aber aufgrund der Blätter weniger während der Frühlingssommerzeit.
Dasselbe Problem in Bereichen, in denen der Horizont verdeckt ist, z. B. in städtischen Gebieten. Die umliegenden Gebäude hindern Sie daran, alle auf dem Himmelsgewölbe vorhandenen Satelliten zu empfangen. Sie sind dann mit den im Zenit stehenden Satelliten zufrieden. Das reduziert die Anzahl der Satelliten und damit die genaue Berechnung Ihrer Position.
2 - Problem mit dem Smartphone-Halter.
Wenn Sie mit einer mobilen Anwendung wie Cyclops Sport treiben, sei es zum Beispiel beim Laufen oder Radfahren, ist es wichtig, die Smartphone-Unterstützung zu berücksichtigen.
Tatsächlich kann die Verwendung einer Schale eine nachteilige Wirkung haben. Es kann einfach Satellitensignale absorbieren, die verhindern, dass der Empfänger des GNSS-Chips aufnimmt.
Wir sprechen hier von einer Hülle mit Schutz auf dem Bildschirm. In den meisten Fällen wird dies Ihr Smartphone nicht daran hindern, Signale zu empfangen, aber im Laufe der Zeit kann sich dies ändern.
Ich spreche aus Erfahrung, denn ich hatte für meine Fahrradhalterung (siehe Blog zu 4 Tipps zum Kauf einer Smartphone-Halterung) einen Handyschutz vorne und hinten. Es hat lange ohne Probleme funktioniert. Bis zu dem Tag, an dem sich das GPS-Signal verschlechterte.
Die Ursache war einfach die Vorderseite des Schutzes. Das GNSS-Signal ging von keinen Satelliten mit Hülle zu 18 Satelliten ohne Hülle. Atemberaubend.
Ich stelle mir vor, dass sich die Beschaffenheit des Kunststoffs unter dem Einfluss von UV und Zeit verändert hat und die Satellitensignale blockiert hat. Man muss dann eher an eine Lösung ohne Bildschirmschutz denken, um einen guten Empfang zu haben.
3 - Ephemeridenproblem.
Wenn Sie es gewohnt sind, dass Ihr Standort ständig auf Ihrer Uhr oder Ihrem Smartphone aktiviert ist, haben Sie dieses Problem wahrscheinlich nicht.
Wenn Sie es andererseits nur aktivieren, wenn Sie es brauchen, riskieren Sie, dass Sie für eine Weile ohne Satelliten dastehen.
Warum ? Nun, weil Ihr Gerät die Ephemeride nicht haben wird.
Die Ephemeride, was ist das?
Satelliten übertragen nicht nur Informationen zur Berechnung Ihrer Position.
Ihr Handy oder Ihre Uhr benötigt Bahnparameter, Uhrenkorrekturen, Daten zur Ionosphärischen Korrektur und viele weitere technische Details.
Diese Daten werden alle 30 Sekunden übertragen. Und es dauert etwa mehr als 10 Minuten, um die gesamten technischen Daten des Systems zu erfassen.
Jetzt sehen Sie, warum es wichtig ist, das Ortungssystem Ihres Geräts etwas im Voraus zu aktivieren, wenn Sie planen, es zu verwenden.
Genauigkeitsprobleme bei der Positionsberechnung.
1- Die Anzahl der Satelliten.
Wir müssen zuerst verstehen, wovon wir sprechen, wenn wir über Geolokalisierung per Satellit sprechen.
Dazu gehört, dass Sie Ihre Position lokalisieren, indem Sie die Entfernung berechnen, die Sie von dem Satelliten trennt, dessen Signal Sie empfangen.
Für eine erste Annäherung Ihrer Position benötigen Sie mindestens 3 Satelliten. Da diese 3 Satelliten jedoch nicht perfekt synchronisiert sind, wird ein vierter benötigt, der als Uhr dient.
Sie werden jetzt verstehen, dass Ihre Position umso genauer ist, je mehr Satelliten Sie über Ihrem Kopf haben.
Die Abweichung bei der Messung Ihrer Position überschreitet in der Regel nicht mehr als 3 Meter.
2 - Das Echo.
Ein GNSS-Signal ist eine Welle.
Wenn Sie sprechen, erzeugen Sie eine Welle. Und wenn Sie in einem tiefen Tal schreien, wird Ihre Stimme nach einiger Zeit sicherlich zurückkehren. Mit anderen Worten, ein Echo.
Nun, für ein Signal, das von einem Satelliten gesendet wird, ist es dasselbe.
Wenn das Signal zwischen dem Raum und Ihrem Gerät auf keine Hindernisse trifft, gibt es kein Problem.
Wenn es jedoch auf ein Gebäude oder einen Berg trifft und an Ihr Gerät zurückgesendet wird, ist die Signalerfassungszeit falsch, da der Signalweg länger ist.
Die Berechnungen werden also weniger genau sein, als sie sein sollten. Dies gilt insbesondere in der Stadt mit den Gebäudefassaden, die ein Echo verursachen.
3 - Energiesparmodus.
Schließlich gibt es den Fall, dass Ihrer Uhr oder Ihrem Smartphone der Akku ausgeht.
In diesem Fall wechselt Ihr Betriebssystem in einen Energiesparmodus.
Wenn Sie sich 20 % oder sogar 15 % Autonomie nähern, bietet Ihnen Ihr Gerät im Allgemeinen einen Energiesparmodus an oder wechselt automatisch in einen Energiesparmodus.
Wenn Sie zustimmen, weniger zu verbrauchen, ergreift das Betriebssystem eine Reihe von Maßnahmen, die es Ihrem Gerät ermöglichen, weniger Energie zu verbrauchen. Und unter diesen Messungen gibt es die Häufigkeit der Berechnung Ihrer Position.
Weil das Empfangen eines Signals und das Berechnen Ihrer Geolokalisierung Energie erfordert. Ihre Position wird seltener aktualisiert, und daher sind Ihre Daten weniger genau als zuvor.
Fazit
Satelliten-Geolokalisierung ist eine wunderbare Technologie, bei der die Zahl der Anwendungen im Laufe der Zeit zugenommen hat.
Aber die Verbesserung von GNSS konnte nicht alle Mängel beseitigen.
Es ist gut, dass der Benutzer sich dieser Fehler bewusst ist.
In den allermeisten Fällen ist die Geolokalisierungsleistung jedoch sehr genau.
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