Die Vorteile der GPS Ortung

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GPS-Tracking ist eine Flottenmanagementlösung, die zur Verbesserung der Sicherheit Ihrer Flotte beiträgt. Es kann in Ihren Fahrzeugen und Anlagen installiert werden, und Sie können deren aktuellen Standort verfolgen und ihren Status überwachen.

So können Sie als Unternehmer sicher sein, dass Ihre Fahrzeuge dort sind, wo sie sein sollen, und dass der Betrieb reibungslos läuft.

Die Merkmale der GPS Ortung

GPS-Ortungsgeräte sind ein hervorragendes Mittel, um die Sicherheit, Effizienz und Produktivität Ihres Unternehmens zu gewährleisten. Eine der wichtigsten Funktionen dieser Technologie ist die Echtzeitverfolgung, mit der Sie den Status Ihrer Fahrer von der Abfahrt bis zur Ankunft überwachen können. Außerdem können Sie das Verhalten Ihrer Fahrer nachverfolgen, die Ankunftszeiten verbessern und den Standort Ihrer Fahrer mit Ihren Kunden teilen. Dies ist eine großartige Möglichkeit, die Leistung Ihres Unternehmens zu verbessern und gleichzeitig auf die Bedürfnisse Ihrer Kunden einzugehen.

1. Verfolgung in Echtzeit

Mit der Echtzeitverfolgung können Sie den Aufenthaltsort Ihres Teams sehen, um sicherzustellen, dass es auf dem richtigen Weg ist. Dank dieser vollständigen Transparenz können Sie die Produktivität Ihres Fuhrparks den ganzen Tag über überwachen, so dass Sie wissen, dass Ihr Team seine Aufgaben so effizient wie möglich ausführt. Sie können sich auch auf die Sicherheit Ihrer Fahrzeuge und Anlagen verlassen, da Sie jederzeit wissen, wo sie sich befinden. Diebstahl wird dadurch immer schwieriger, da Sie den aktuellen Standort der Fahrzeuge feststellen können, was die Wiederbeschaffung wesentlich einfacher und schneller macht.

2. Routenwiederholung

Sie können auf die Routenwiederholung zugreifen, um zu verfolgen, wo sich Ihre Fahrer aufgehalten haben, und so eine Fahrerhistorie und einen Zeitstrahl erstellen. So können Sie die tatsächliche Zeit sehen, die Ihre Teammitglieder vor Ort verbracht haben, was die Genauigkeit der an einem bestimmten Tag geleisteten Stunden erhöht und das Ausfüllen von Stundenzetteln erleichtert. Wenn sich ein Kunde über erhebliche Verspätungen oder fehlgeschlagene Dienstleistungen beschwert, können Sie leicht vergangene Fahrten einsehen und die Schritte Ihrer Teammitglieder zurückverfolgen, um genaue Zeiten und Orte zu sehen. Auf diese Weise können Sie feststellen, ob Ihr Team die richtige Route genommen hat und wie effizient es bei der Ausführung seiner Lieferungen oder Aufträge war.

3. Verfolgung des Fahrerverhaltens

Da Ihre Fahrer Ihre Marke auf der Straße repräsentieren, können Sie ihr Verhalten und ihre Produktivität in Echtzeit überwachen. Durch die Nachverfolgung erfahren Sie, welche Art von Fahrerverhalten Ihr Unternehmen Geld kostet, so dass Sie die Ursache beheben, Zeit und Geld sparen und gleichzeitig das Beste für Ihr Unternehmen herausholen können. Gefährliches Fahrverhalten kann für Unternehmen sehr teuer werden, da es zu Fahrzeugschäden, Kraftstoffverbrauch und Bußgeldern führen kann. Wenn Sie wissen, wer ein Fahrtraining benötigt, um besser fahren zu können, können Sie zukünftige Fahrzeugkosten vermeiden und die Sicherheit Ihres Teams im Straßenverkehr insgesamt verbessern.

4. Bessere ETA’s

Eine zuverlässige Ankunftszeit bedeutet, dass die Kunden ihren Tag rund um die Lieferung planen können und auf die Minute genau wissen, wann Ihr Fahrer eintreffen wird. Das schafft ein besseres Erlebnis, das dem Ruf Ihres Unternehmens zugute kommt. Mit der GPS Ortung von PAJ kann Ihr Unternehmen sicher sein, dass Sie eine genaue geschätzte Ankunftszeit auf der Grundlage des Standorts Ihres Fahrers angeben, so dass Ihre Kunden ihren Tag besser planen können.

5. Geofence

Ein Geofence ist eine virtuelle Begrenzung um einen tatsächlichen Standort. Sie können seine Form und Größe nach Ihren Wünschen anpassen. Sie können Baustellen, Depots und jeden anderen Bereich, der für Ihr Unternehmen wichtig ist, abgrenzen. Es ist eine großartige Möglichkeit, die vor Ort verbrachte Zeit zu messen, da Sie Zugang zu den Start- und Endzeiten bei Ankunft erhalten. Anstatt die geleisteten Stunden zu schätzen, erhalten Sie exakte Zeiten, so dass Sie leichter wissen, wie viele Stunden gearbeitet wurden. Sie können auch Warnmeldungen erhalten, wenn eines Ihrer Fahrzeuge oder Anlagen den Bereich betritt oder verlässt, so dass Sie den Standort Ihrer Teammitglieder und mögliche Diebstahlversuche leichter erkennen können.

6. Standort mit dem Kunden teilen

Mit der GPS Ortung können Sie den Standort Ihres Fahrers mit Ihrem Kunden teilen, indem Sie einen Link an dessen Smartphone senden. Sie können den Reisestatus und den aktuellen Standort mitteilen, damit Ihre Kunden auf die Ankunft des Fahrers vorbereitet sind. Dies führt zu einer besseren Reaktionszeit und vor allem zu mehr Transparenz für die Kunden. Typische Lieferungen sind ein Geduldsspiel, bei dem die Kunden zwischen 8 Uhr morgens und 20 Uhr abends auf der Lauer liegen. Mit GPS müssen Ihre Kunden ihren Tag nicht vergeuden, denn sie können den Verlauf ihrer Lieferung auf ihrem Telefon verfolgen.

Fischerei unter Verwendung von GPS-Tracking-Daten und Zufallswäldern

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Genaue räumliche und quantitative Informationen über den Einsatz von Fanggeräten sind der Schlüssel zur Bewertung der Nachhaltigkeit der Fischerei und ihrer Auswirkungen auf die Meeresressourcen und die Umwelt sowie zur Unterstützung einer anpassungsfähigen, gebietsbezogenen Regulierung des Fischfangs. Um die Dynamik des Verhaltens von Fischern bei der Verwendung von Fanggeräten sowohl in der Zeit als auch im Raum zu untersuchen, hat die Forschung opportunistisch von Echtzeit-Überwachungssystemen für große Fischereifahrzeuge profitiert, d. h. vom Schiffsüberwachungssystem (VMS) und dem automatischen Informationssystem (AIS). Diese Systeme zeichnen in regelmäßigen Zeitabständen (in der Regel zwischen 30 Minuten und 2 Stunden) die Position der Schiffe in einer großen Anzahl von industriellen Fischereien weltweit auf.

In den letzten zehn Jahren hat sich die Charakterisierung der räumlichen Muster der industriellen Fischerei durch diese gängigen Ortungstechnologien gut etabliert.  Die Standortdaten werden automatisch mit drei Arten von Analyseinstrumenten verarbeitet:

1. Unterscheidungsmethoden auf der Grundlage von Schwellenwerten für die Bootsgeschwindigkeit

2. Segmentierungsmethoden einschließlich Zustandsraummodellen

3. Algorithmen des maschinellen Lernens, einschließlich neuronaler Netze und Zufallswälder 

Diese Verarbeitungsmethoden ermöglichen es, eine große Anzahl von Schiffstrajektorien anhand von Verhaltenskriterien (z. B. Bootsgeschwindigkeit und -richtung) in fischende und nicht fischende Aktivitäten zu unterteilen und so die Ernte während der Fangfahrten mit hoher räumlicher Auflösung (<100 m) und stündlicher Zeitskala zu quantifizieren und zu lokalisieren. Genaue Karten von Indikatoren für den Fischereiaufwand (in der Regel die Anzahl der Fangstunden pro Flächeneinheit) können dann in diesen industriellen Fischereien erstellt werden, um die Verteilung des Fischereidrucks auf die verschiedenen Fanggeräte sowie fischereiabhängige Abundanzindizes wie den räumlichen Fang pro Aufwandseinheit (CPUE) mit größerer Genauigkeit zu schätzen.

In den meisten kleinen Fischereien ist der Mangel an numerischen räumlichen Daten jedoch ein wiederkehrender Engpass, da VMS und AIS in diesem Kontext kaum anwendbar sind. Dies liegt an den hohen Betriebs- und Wartungskosten dieser Systeme und an der typischerweise geringen technischen Kapazität der kleinen Fischerboote, die beispielsweise oft nicht über eine ständige Energieversorgung an Bord verfügen. Folglich wurden die Bewegungen der Fischer kaum untersucht, um den Fischereiaufwand in diesen Fischereien zu schätzen und zu kartieren, während grobe räumliche Indikatoren für den Fischereiaufwand vorgeschlagen wurden.

Materialien und Methoden

Untersuchungsgebiet und Erhebung von Tracking-Daten

Das Untersuchungsgebiet befand sich in der Bucht von Toliara im Südwesten Madagaskars. Aufgrund der Nähe der Stadt Toliara (326.000 Einwohner im Jahr 2018) wird dieser 157 km2 große Riff- und Lagunenkomplex intensiv genutzt, um die wachsende städtische Nachfrage nach Fisch zu decken (Bruggemann et al., 2012). Wir registrierten insgesamt 892 2,5-7 m lange Ausleger-Segelkanus, die auf Rifffischfang gingen. Diese traditionellen Fischerboote wurden von ein bis fünf Fischern betrieben, die die typischen Fanggeräte der Küstenfischerei im westlichen Indischen Ozean verwendeten.

Die Fahrten zwischen den Anlandestellen und den Fangplätzen wurden ebenfalls für jede Strecke kategorisiert. Die durchschnittliche Zeit für die Vorklassifizierung der insgesamt 306 Fischereispuren lag zwischen 30 und 90 Minuten pro Spur, je nach Fahrtdauer und verwendetem Fanggerät.

Die GPS-Daten wurden in eine relationale PostgreSQL/PostGIS-Datenbank hochgeladen, um die Filterung und Verarbeitung der Daten zu erleichtern. Da die GPS-Tracker vor der Abfahrt der Fischer auf See eingeschaltet wurden, wurden GPS-Bootspositionen, die sich im Landesinneren befanden, mithilfe einer Landmaske entfernt.

Auswertung der Daten

Die Daten wurden von offensichtlichen GPS-Fehlern und räumlichen Unstimmigkeiten bereinigt. Da die GPS-Tracker die Position der Boote aufgrund des Empfangs der Satellitensignale in unterschiedlichen Zeitintervallen aufzeichneten, war vor der Verarbeitung der Daten eine Standardisierung der Bootstrajektorien erforderlich. Ein Datensatz mit rekonstruierten GPS-Positionen wurde durch lineare Herleitung der Bootspositionen in einem regelmäßigen Zeitintervall von 60 Sekunden mit dem LTR-Paket von adehabitat erstellt.

Analyse mittels Geschwindigkeitsschwellenwertmethode

Die GPS-Positionen der Boote auf den einzelnen aufgezeichneten Spuren wurden anhand eines Geschwindigkeitsschwellenwerts in fischende und nicht fischende Ereignisse unterteilt. Da in der untersuchten Fischerei keine vorläufigen Informationen über die Bootsgeschwindigkeit verfügbar waren, wurde dieser Schwellenwert anhand unserer empirischen Daten geschätzt. Die Bootsgeschwindigkeit wurde an jeder GPS-Position berechnet, indem die Entfernung durch das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bootspositionen (d. h. 60 s) geteilt wurde. Unter Verwendung des gesamten Datensatzes wurde die Geschwindigkeitsschwelle als diejenige Geschwindigkeit bestimmt, die dem besten Kompromiss zwischen Sensitivität und Spezifität entsprach, definiert als die Rate der wahren Positiven (d. h. der Anteil der Fischereiereignisse, die korrekt als solche vorhergesagt wurden) bzw. der wahren Negativen (d. h. der Anteil der Nichtfischereiereignisse, die korrekt als solche vorhergesagt wurden). Die folgenden Geschwindigkeitsschwellenwerte wurden gefunden und für die Verarbeitung aller Bootsspuren pro Fanggerätetyp verwendet: Strandwaden (0,54 km.h-1), Moskitonetz (0,84 km.h-1), Kiemennetz (0,63 km.h-1), Handleine (0,48 km.h-1) und Harpune (1,62 km.h-1).Die GPS-Positionen der Boote für die einzelnen Fanggerätetypen wurden daher als “fischend” eingestuft, wenn die Bootsgeschwindigkeit unter der entsprechenden Geschwindigkeitsgrenze lag, und als “nicht fischend”, wenn die Bootsgeschwindigkeit diesen Schwellenwert überschritt.

Vorteile einer nachhaltigen Fassade für Ihr Haus

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Schon in der Grundschule haben die meisten von uns wahrscheinlich gelernt, dass Pflanzen das Kohlendioxid in der Luft für die Photosynthese nutzen können, um Sauerstoff zu produzieren, den sie anschließend an die Luft abgeben, die wir atmen. Wenn man durch einen dichten Wald spaziert, hat man das Gefühl, dass die Luft reichhaltig und rein ist, ganz anders als die Luft, die viele von uns in den verstopften Städten einatmen, in denen wir leben. Mehr Grün” in der Umgebung unseres Hauses ist also eine einfache Möglichkeit, die Luft zu verbessern, die wir täglich einatmen.

Obwohl es Dutzende von wasserfreundlichen Strategien zur Landschaftsgestaltung gibt, um die Abhängigkeit von Agrochemikalien zu verringern, gesunde und biologische Lebensmittel anzubauen, die Erosion zu verringern und zu verhindern und sogar die Wärmeleistung Ihres Hauses zu verbessern, glauben die meisten Menschen wahrscheinlich, dass Pflanzen und Bäume in den Garten und nicht an die Außenwände unserer Häuser gehören. Eine nachhaltige Fassade kann jedoch eine widerstandsfähige und kostengünstige Möglichkeit sein, thermisch komfortable und optisch ansprechende Häuser zu schaffen. In diesem Artikel wird erläutert, wie Hausbesitzer auf nachhaltige und kreative Weise eine breite Palette an leistungsstarken und ästhetisch ansprechenden nachhaltigen Fassaden an den Außenwänden ihrer Häuser anbringen können.

Was ist eine nachhaltige Fassade?

Nachhaltige Fassaden werden durch die gezielte Anpflanzung von Kletterpflanzen an und über der Fassade eines Gebäudes geschaffen. Während die meisten nachhaltigen Fassaden aus Pflanzen bestehen, die entweder direkt in den Boden oder in Töpfe am Fuß der Außenwand gepflanzt werden, werden bei einigen nachhaltigen Fassaden, insbesondere bei mehrstöckigen Gebäuden, Container auf verschiedenen Ebenen des Gebäudes angebracht.

Unterscheiden sich nachhaltige Fassaden von lebenden Wänden?

Nachhaltige Fassaden unterscheiden sich von lebenden Wänden. Nachhaltige Fassaden verwenden ein Spaliersystem, um die Ranken von Pflanzen zu halten, die direkt in den Boden eingewurzelt sind, während eine lebende Wand ein System von Wandmodulen wie Säcken oder Minicontainern hat, die die Wurzeln der einzelnen Pflanzen halten. Lebende Wände erfordern fast immer ein separates Bewässerungssystem, was die Kosten und die Komplexität des Systems erhöht. Gleichzeitig erhalten die Pflanzen, aus denen die nachhaltigen Fassaden bestehen, ihren Wasserbedarf direkt aus dem Regen draußen und dem Boden.

Obwohl beide Optionen ähnliche Vorteile bieten, die wir im Folgenden erläutern, gelten nachhaltige Fassaden weithin als kostengünstiger, einfacher zu planen und zu installieren und erfordern weniger Wartung und Infrastruktur.

Vorteile von nachhaltigen Fassaden für Ihr Haus, die Umwelt und Ihre Gesundheit

Erstens ist die Errichtung einer nachhaltigen Fassade eine relativ einfache Möglichkeit, der Außenfassade Ihres Hauses eine kreative ästhetische Dimension zu verleihen. Die Kletterpflanzen und Efeus, die für nachhaltige Fassaden verwendet werden, sind mit vielen verschiedenen Außenverkleidungen kompatibel. Sie können auf interessante Weise mit Ziegeln, Zement, Felsen und anderen harten Außenverkleidungen kombiniert werden. Neben ihrer optischen Attraktivität bieten nachhaltige Fassaden jedoch noch eine Reihe weiterer Vorteile und Einsatzmöglichkeiten, darunter:

– Akustische Pufferung: Nachhaltige Fassaden können als akustische Lösung dienen, um den Lärm von außen zu dämpfen und das Gefühl von Ruhe und Frieden in Ihrem Haus zu erhöhen. Einer Studie zufolge können nachhaltige Fassaden den Straßenlärm um 2,5 dB bis 3 dB dämpfen. Dadurch wird der Nachhall des Lärms im Inneren des Hauses verringert.

– Artenvielfalt und Lebensraum: Eine nachhaltige Fassade kann auch Lebensraum für verschiedene städtische Lebewesen wie Vögel, Schmetterlinge, Spinnen und andere Insekten bieten. Auch wenn manche Hausbesitzer vor der Idee zurückschrecken, einen Lebensraum für potenziell unerwünschte” Arten zu schaffen, kann die Schaffung von Lebensraum im Außenbereich durchaus Insekten davon abhalten, in Ihr Haus einzudringen, oder Vögel davon abhalten, Nester in Ihren Dachrinnen zu bauen.

– Biophiles Design für eine bessere psychische Gesundheit: Stellen Sie sich vor, Sie wachen eines Morgens auf, schauen aus Ihrem Schlafzimmerfenster und sehen mehrere Kolibris, die sich an den leuchtend violetten Glyzinienblüten direkt vor Ihrem Haus laben. Die Verkleidung des Außenbereichs Ihres Hauses ist eine einfache Möglichkeit, ein biophiles Design zu verwirklichen, das Ihre Gesundheit durch einen direkteren Kontakt mit der natürlichen Welt an den Orten, an denen wir leben, verbessern kann.

– Verbesserte Wärmedämmung: Die dicke Schicht aus grünem Pflanzenmaterial, die Teile der Außenwände Ihres Hauses bedeckt, kann Ihre Wände vor direkter Sonneneinstrahlung schützen. Dadurch nimmt Ihr Haus tagsüber weniger Wärme auf und verliert in der Nacht weniger Wärme. Einige Pflanzenarten, die in nachhaltige Fassaden verwendet werden, wie z. B. jeder grüne Efeu, schmücken Ihr Haus auch im Herbst und Winter und tragen so dazu bei, Ihr Haus vor den kalten Wintertemperaturen zu schützen. In Kombination mit einer hochwertigen Dämmung kann eine nachhaltigen Fassade die Energieeffizienz Ihres Hauses verbessern und die Heiz- und Kühllast Ihres Hauses senken.

– Gesündere Städte und sauberere Luft: Die Pflanzen einer nachhaltigen Fassade können die Luftqualität rund um Ihr Haus verbessern, insbesondere für Menschen, die in städtischen Gebieten leben. Pflanzen sind in der Lage, Feinstaub zu binden, der von Autos, Fabriken und anderen häufigen Schadstoffen in der Stadtluft freigesetzt wird. Pflanzen können sogar Feinstaub und Metalle wie Blei und Kadmium auffangen und in den Boden und damit aus der Luft, die wir atmen, entfernen. Da Pflanzen Verdunstung und Transpiration bewirken, spielen sie auch eine wichtige Rolle bei der Senkung der Sommertemperaturen um die Gebäude, in denen wir leben, und verringern so den städtischen Wärmeinseleffekt.

– Potenzial für LEED-Punkte: Nachhaltige Fassaden können auch dazu beitragen, dass Ihr Haus LEED-Punkte erhält, einschließlich Punkte für Landschaftsgestaltung, Wassereffizienz, nachhaltigen Standort, Energie und Atmosphäre sowie Innovation im Design.

Brauche ich eine GPS-Uhr zum Wandern?

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Die heutigen GPS-Uhren können so viel mehr als nur die Zeit messen. Sie können Ihren Standort, Ihre Höhenlage, Ihre Route und sogar Ihre Herzfrequenz und den Kalorienverbrauch aufzeichnen, aber brauchen Sie wirklich eine Uhr zum Wandern?

Für allgemeine Wanderungen ist eine GPS-Uhr nicht notwendig. Wenn Sie jedoch detaillierte Messdaten für Ihr Training oder andere Zwecke benötigen, ist eine GPS-Uhr sinnvoll. Außerdem kann eine GPS-Uhr bei der Navigation in der Wildnis helfen.

Das ist eine Menge zu verdauen – viele Leute benutzen GPS-Uhren aus unterschiedlichen Gründen. Lassen Sie uns also aufschlüsseln, warum eine GPS-Uhr entweder Ihr bester Freund oder nur ein weiteres Gadget sein könnte.

Ihren Weg finden

Vielleicht möchten Sie einfach nur mehr darüber erfahren, wo Sie gewandert sind oder noch wandern wollen. Wie hoch ist der Hügel oder Gipfel, den Sie erklommen haben? Wie hoch liegt der See, an dem Sie gerne zelten? War die Wanderung wirklich nur fünf Meilen lang, wie es auf dem Schild am Ausgangspunkt stand? Es fühlte sich auf jeden Fall wie zehn an!

Genauso wie Sie etwas über die Flora, die Fauna und das Klima in Ihrer Umgebung lernen, können Sie mit dem Wissen über das Terrain in Ihrem kleinen Winkel der Welt mehr anfangen und ein tieferes Verständnis entwickeln, als Sie es je zuvor hatten, selbst wenn Sie schon seit vielen Jahren dort leben.

Neben allgemeinen Informationen können viele GPS-Uhren auch Ihre GPS-Koordinaten angeben. In Kombination mit einer Karte können Sie sich so in der Wildnis sicherer orientieren.

Denken Sie daran, dass GPS-Uhren relativ kleine Zifferblätter und keine großen Bildschirme haben. Wenn also eine Kartenfunktion vorhanden ist, muss sie mit einem Smartphone verbunden werden, wenn Sie eine elektronische Karte verwenden möchten. Das bedeutet, dass Sie höchstens eine winzige Minikarte oder GPS-Koordinaten (Längen- und Breitengrad) als Standortdaten erhalten.

Wenn Sie versuchen, den Akku zu schonen und längere Zeit in der Wildnis unterwegs sind, kann eine gute Papierkarte in Kombination mit den GPS-Koordinaten Ihrer GPS-Uhr den entscheidenden Unterschied ausmachen, damit Sie Ihr Ziel erreichen.

Sicher bleiben

Die Navigation kann also bequem sein, aber sie kann auch über Leben und Tod entscheiden.

Wie wahrscheinlich ist es, dass ich mich verlaufe?

Sie fragen sich vielleicht, ob sich eine GPS-Uhr für Wanderungen lohnt (denn Premium-Modelle sind ziemlich teuer – um die 400 Dollar).

Ich habe die Daten der Nationalparks untersucht und festgestellt, dass jedes Jahr etwa 400 Such- und Rettungsaktionen (SAR) für Wanderer eingeleitet werden. Nun gibt es viele Gründe, warum ein SAR-Einsatz erforderlich ist – von Krankheiten über Verletzungen bis hin zu vermissten Personen.

Sich auf gefährliche Weise zu verirren, ist also nicht extrem häufig, aber diese Zahlen berücksichtigen nicht, was die Menschen zur Navigation verwenden und welche Vorbereitungen sie treffen.

Der Punkt ist, dass man sich beim Wandern in einer gefährlichen Situation nicht verirren sollte. Wenn Sie auf den Wegen bleiben und die Wege gut markiert sind, ist es unwahrscheinlich, dass Sie sich verirren – aber es ist schwierig zu wissen, wie gut ein Weg markiert ist und instand gehalten wird, wenn er sich in einer sehr abgelegenen Gegend befindet.

Gründe für den Verzicht auf eine GPS-Uhr

Dies sind also einige Gründe, die für eine GPS-Uhr sprechen, und nun zu den Nachteilen

1. Kosten

Während die Preise für neue Technologien in der Regel sinken, wenn sie sich weiterentwickeln, müssen Sie für eine hochwertige GPS-Uhr mit Kosten zwischen 150 und 750 Dollar rechnen. Das ist nicht viel, wenn Sie glauben, dass sie Ihnen wirklich hilft, Ihre Ziele zu erreichen oder Sie davor bewahrt, sich bei einem großen Abenteuer zu verirren.

Wenn sie aber nur ein weiteres vergessenes Gerät ist (das in einer Schublade neben Büroklammern und dem iPod mini verschwindet), dann sind Sie mit dem zusätzlichen Geld vielleicht besser bedient.

Wenn Sie außerdem ein modernes Smartphone besitzen, können Sie mit Hilfe einiger Apps viele der GPS-Funktionen einer Uhr auch auf Ihrem Telefon nutzen. Das bedeutet, dass Sie, anstatt 400 Dollar für eine GPS-Uhr auszugeben, einfach Ihr 300- bis 1000-Dollar-Smartphone verwenden können.

GPS-Uhren haben definitiv eine längere Akkulaufzeit, sind so genau wie möglich und haben mehr abenteuertaugliche Funktionen als Smartphones, aber Smartphones können definitiv auch in extrem abgelegenen Gebieten zum Navigieren verwendet werden.

2. Ihre Wanderziele

Sind Sie ein statistisch denkender Mensch, der beim Wandern Daten liebt, oder sind Sie eher ein Naturfreund, der einfach nur an einem schönen Ort sein und nach Weißkopfseeadlern und Kumulonimbuswolken Ausschau halten möchte? Wenn der Kontakt mit der Natur wirklich Ihr einziges Ziel ist, dann ist eine GPS-Uhr vielleicht nichts für Sie.

Vielleicht empfinden Sie sie als unnötige Ablenkung oder sogar als Einmischung in die menschliche Welt, wenn Sie doch nur für ein paar Stunden dem Alltag entfliehen wollten. In diesem Fall sind Sie mit einem Notizbuch für Skizzen oder Gedichte oder vielleicht einem Fernglas für die Vogelbeobachtung viel glücklicher.

5 Gründe, warum Schulbezirke ihre Lehrer mit GPS-Tracking für Lehrer ausstatten sollten

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Der Lehrermangel ist real und wächst. Da immer mehr Schüler zur Schule gehen, steigt der Bedarf an Lehrern. Aus diesem Grund haben die meisten Schulbezirke damit begonnen, GPS-Ortungsdienste für Lehrer einzuführen, um die Sicherheit der Lehrer zu gewährleisten und ihre Leistung zu garantieren.

Da jede Schule gesetzlich verpflichtet ist, GPS-Ortungsgeräte in jedem gelben Bus zu installieren, muss auch sichergestellt werden, dass jeder Lehrer geschützt ist und zu jeder Tageszeit seine Leistung erbringen kann, da er weiß, dass er von jemandem beobachtet wird.

Das Bildungsministerium hat im Januar 2019 Maßnahmen ergriffen, um sicherzustellen, dass alle 9.500 gelben Busse bis zum Jahr 2019-2020 mit GPS ausgestattet sind. Das bedeutet, dass jede Schule bis zum 5. September 2019 GPS-Tracking-Dienste in ihren Bussen installiert haben sollte. Dieses Ziel wurde noch nicht erreicht, und ich glaube, dass Nachlässigkeit auf Seiten der Gesetzeshüter der wahre Grund dafür ist.

Globale Positionierungssysteme, gemeinhin als GPS bekannt, erobern den gesamten Markt im Sturm. Im Laufe der Zeit hat sich diese Technologie zu einem billigeren und leichter zugänglichen System entwickelt, das Menschen in jeder Hinsicht helfen kann.

Im Laufe der Zeit haben die Schülerinnen und Schüler Informationen über die Verwendung von Satellitennavigationssystemen in Autos und im Unterricht erhalten, um sicherzustellen, dass sie geschützt und auf die richtige Weise unterrichtet werden. In diesem Kurzbericht gehen wir auf die 5 Hauptgründe ein, warum Schulbezirke ihre Lehrer mit GPS Tracking for Teachers von GPS Leaders ausstatten.

Einfaches Verwalten des Standorts von Lehrern auf dem Schulgelände

Dies ist der Hauptgrund, warum sich viele Menschen für GPS-Tracking-Systeme entscheiden. Diese Systeme können Informationen über den Aufenthaltsort der Lehrer in Echtzeit übermitteln und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass man weiß, wo sich die Lehrer in Echtzeit aufhalten. Das macht es der Schulleitung sehr leicht, Aufgaben zuzuweisen und gleichzeitig sicherzustellen, dass alle Lehrkräfte ihre Aufgaben ohne Probleme erfüllt haben.

Zu wissen, wo sich die Lehrer zu einem bestimmten Zeitpunkt aufhalten, ist auch insofern von Vorteil, als die Schulleitung im Falle einer Notlage die dringend benötigte Hilfe leisten kann.

Bei Angriffen, Unruhen oder Ängsten der Schüler kann die Schulleitung in Echtzeit feststellen, wo sich alle Lehrkräfte befinden. Benötigt einer der Lehrer Hilfe oder ist ein Eingreifen erforderlich, so kann das Erste-Hilfe-Team schnell handeln.

Panik-Taste

Heutzutage können Lehrkräfte ganz einfach die Paniktaste auf den tragbaren Trackern drücken, wenn sie in einer Notlage Hilfe benötigen, z. B. bei Schießereien auf dem Campus oder bei Schülerstreitigkeiten.

Dies kann wirklich alle Probleme mit den Schülern oder im Falle eines Terroranschlags retten. In der Tat gibt es viele Angriffe, die auf dem Schulgelände bei Grundschulveranstaltungen oder Schulveranstaltungen stattfinden.

Die Anschläge in der Schule haben stattgefunden, und es wird vorhergesagt, dass es in Zukunft weitere Anschläge geben wird. Die Realität ist, dass jeder Terroranschlag ungerechtfertigt ist, aber die erste Maßnahme zur Vorbereitung ist es, sicherzustellen, dass die Lehrer und die Schüler mit GPS-Ortungssystemen ausgestattet sind. Die GPS-Ortungsgeräte sollten mit einer Panik- oder SOS-Taste ausgestattet sein, damit die Schüler und Lehrer im Falle eines Anschlags die Behörden per Knopfdruck benachrichtigen können.

Einfache Verwaltung des Standorts von Lehrkräften auf Exkursionen zu Haftungszwecken

Wenn Lehrer auf Exkursionen sind, möchte die Schulleitung klare Informationen über den genauen Standort des Lehrers haben. In einer solchen Situation installiert die Schulleitung die GPS-Ortung für Lehrer durch GPS Leaders und erhält so Echtzeitinformationen über den jeweiligen Standort der Lehrer. Die Lehrer schätzen auch die Tatsache, dass die Kommunikation zwischen der Schulleitung, den Eltern und ihnen selbst verbessert wird. Alle Lehrer sollten für ihre Handlungen verantwortlich sein und gleichzeitig besser erklären können, was auf den Ausflügen passiert ist.

Geofence

Mit GPS-Tracking-Geräten können Sie ganz einfach einen Geofence um die Schule und die Klassenzimmer einrichten, um Benachrichtigungen zu erhalten, wenn ein Lehrer die Schule oder sein Klassenzimmer erreicht oder verlässt.

Für die Schulleitung und die Eigentümer der Schule ist es von großem Vorteil zu wissen, ob die Lehrer am Unterricht teilgenommen haben und ob sie in den Klassenzimmern geblieben sind, um die vereinbarte Zeit zu unterrichten.

Auch die Lehrer können bessere Leistungen erbringen, wenn sie wissen, dass sie überwacht werden und ihre Zeit erfasst wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass jede Stunde des Tages auf die richtige Weise genutzt wird.

Schnellere Reaktion auf Notfälle

Mit GPS-Ortungssystemen ist es auch sehr einfach, die Lehrkräfte bei Notfällen wie Bränden und Naturkatastrophen schnell einzusetzen. In solchen Fällen kann die Schulleitung den Standort der Lehrkräfte in Echtzeit ermitteln, damit die Einsatzkräfte in Echtzeit wissen, wo sich die Lehrkräfte und die Schüler befinden.

Es gibt mehrere Gelegenheiten, wenn Katastrophen passieren und die Schule nicht in der Lage sein, alle Sachen und Schüler ohne den Einsatz von GPS-Tracking-Geräte zu bekommen. In solchen Situationen ist es immer eine gute Idee, GPS-Ortungssysteme einzusetzen, die Ihnen mitteilen, wo sich die Lehrer befinden und in manchen Fällen auch, ob sie in Sicherheit sind oder nicht.

Die Möglichkeit, in solchen Situationen über das gesamte Personal Rechenschaft ablegen zu können, gibt der Schulleitung und ihren Angehörigen ein beruhigendes Gefühl. Wenn in einer Schule etwas Riskantes passiert, strömen Eltern und Angehörige in die Schule, um Antworten zu erhalten. Mit einem GPS-Ortungssystem ist es ganz einfach, alle Fragen zu beantworten und gleichzeitig den Lehrer zu erreichen und zu wissen, wie das Rettungsteam ihm helfen kann.

Was passiert, wenn das GPS ausfällt?

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Es brauchte nur dreizehn Millionstel Sekunden, um eine ganze Menge Probleme zu verursachen.

Als die US-Luftwaffe im vergangenen Januar einen Satelliten der GPS-Konstellation des Landes vom Netz nahm, wurde versehentlich eine falsche Zeit auf mehrere andere hochgeladen, so dass diese weniger Zeit brauchten, als ein Schuss aus der Kammer dringt, um zu synchronisieren.

Durch den winzigen Fehler wurden GPS-abhängige Zeitmessgeräte auf der ganzen Welt für mehr als 12 Stunden gestört. Während das Problem dank kurzfristiger Sicherungssysteme von vielen Menschen unbemerkt blieb, riefen in Panik geratene Ingenieure in Europa Gerätehersteller an, um die Probleme zu beheben, bevor die globalen Telekommunikationsnetze ausfielen. In Teilen der USA und Kanadas funktionierten die Funkgeräte von Polizei, Feuerwehr und Rettungsdiensten nicht mehr. Das Digitalradio der BBC war in vielen Gebieten zwei Tage lang ausgefallen, und die Anomalie wurde sogar in den Stromnetzen festgestellt.

Trotz seines Namens geht es beim Global Positioning System nicht um Karten, sondern um die Zeit. Jeder Satellit in der Konstellation (24 werden benötigt, und die USA haben mehrere Ersatzsatelliten) hat mehrere Atomuhren an Bord, die untereinander und mit der Koordinierten Weltzeit (UTC) – dem weltweit verwendeten Zeitstandard – auf die Nanosekunde genau synchronisiert sind. Die Satelliten senden kontinuierlich ihre Zeit- und Positionsdaten zur Erde, wo GPS-Empfänger in Geräten vom iPhone bis zum automatischen Traktor die Signale erfassen und anhand der winzigen Unterschiede in der Ankunftszeit eine genaue Position bestimmen.

Was wäre, wenn all diese fliegenden Funkuhren ausgelöscht würden und alles auf dem Boden anfinge, 12:00 Uhr zu blinken?

Während GPS ursprünglich zur Unterstützung der Navigation entwickelt wurde, ist die globale Zeitsynchronisation heute eine viel wichtigere Funktion des Systems. Telekommunikationsnetze verlassen sich auf GPS-Uhren, um die Mobilfunkmasten zu synchronisieren, damit Anrufe zwischen ihnen weitergeleitet werden können. Viele Stromnetze verwenden die Uhren in Geräten, die den Stromfluss in überlasteten Netzen feinabstimmen. Im Finanzsektor werden von GPS abgeleitete Zeitmessungssysteme eingesetzt, um Geldautomaten-, Kreditkarten- und Hochgeschwindigkeitsmarkttransaktionen mit einem Zeitstempel zu versehen. Synchronisierung von Computernetzwerken, digitales Fernsehen und Radio, Doppler-Radar-Wetterberichte, seismische Überwachung, sogar die Sequenzierung von mehreren Kameras bei der Filmproduktion – überall sind GPS-Uhren im Spiel.

Doch der Systemausfall im Januar dieses Jahres wirft eine oft ignorierte Frage auf: Was wäre, wenn all diese fliegenden Funkuhren ausfielen und alles auf dem Boden anfinge, 12 Uhr zu blinken? Laut Mike Lombardi, Metrologieexperte am National Institute for Standards and Technology, “weiß niemand genau, was dann passieren würde”. Da so viele dieser Technologien speziell für GPS entwickelt wurden, ist die beunruhigende Wahrheit, dass es kein Backup gibt”, sagt er.

Das ist kein Geheimnis. Die Besorgnis über die Folgen der Abhängigkeit des Landes von diesem unsichtbaren Hilfsmittel wächst in der Industrie und in Regierungskreisen seit mehr als 15 Jahren, nachdem das Verkehrsministerium im Jahr 2001 einen Bericht über die Notwendigkeit eines Ersatznavigationssystems veröffentlicht hatte. Seitdem gibt es zwar die Möglichkeit, ein solches System zu schaffen, aber ein verschlungener bürokratischer Weg hat seine tatsächliche Umsetzung verhindert. Und das macht viele der alltäglichen Hilfsmittel, auf die die Gesellschaft angewiesen ist, verwundbar, bis es soweit ist.

Es gibt viele Gründe, warum GPS ausfallen könnte.

Ein vorsätzlicher Angriff ist einer davon, wie eine freigegebene Risikoeinschätzung des Ministeriums für Heimatschutz aus dem Jahr 2012 zeigt. Eines der grundlegendsten Probleme des Systems ist, dass seine Signale so schwach sind, dass sie leicht gestört werden können. Lkw-Fahrer mit billigen Störsendern, die sich der Verfolgung durch den Arbeitgeber entziehen sollen, haben unbeabsichtigt Flughafensysteme gestört; Kriminelle, die GPS-Etiketten an gestohlenen Waren in Schiffscontainern vereiteln, haben versehentlich den Hafenbetrieb lahmgelegt.  In noch größerem Ausmaß hat Nordkorea Südkorea mit Störungswellen geplagt. (Störsender sind in den USA inzwischen illegal, aber es ist nicht schwer, sie illegal zu beschaffen.)

Spoofers sind sowohl in Bezug auf die Komplexität als auch den Schaden ein paar Stufen höher als Störsender: Systeme, die GPS-Empfänger dazu bringen, sich auf ein nachgeahmtes Signal einzustellen. Spoofers lösen keinen Gerätealarm aus und liefern dem ahnungslosen Nutzer veränderte Zeit- und Positionsdaten. Es wird vermutet, dass der Iran diese Taktik eingesetzt hat, um zwei Patrouillenboote der US-Marine, die im vergangenen Januar im Golf gekapert wurden, in die Irre zu führen.

Differential-GPS

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Dieses System funktioniert recht gut, aber es treten auch Ungenauigkeiten auf. Zum einen wird bei dieser Methode davon ausgegangen, dass sich die Funksignale mit gleichbleibender Geschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) durch die Atmosphäre bewegen. Tatsächlich verlangsamt die Erdatmosphäre die elektromagnetische Energie etwas, vor allem auf dem Weg durch die Ionosphäre und Troposphäre. Die Verzögerung variiert je nach Standort auf der Erde, was bedeutet, dass es schwierig ist, dies bei der Entfernungsberechnung genau zu berücksichtigen. Probleme können auch auftreten, wenn Funksignale an großen Objekten, wie z. B. Wolkenkratzern, abprallen und dem Empfänger den Eindruck vermitteln, dass ein Satellit weiter entfernt ist als er tatsächlich ist. Hinzu kommt, dass Satelliten manchmal einfach schlechte Almanachdaten senden und ihre eigene Position falsch angeben.

Differential-GPS (DGPS) hilft, diese Fehler zu korrigieren. Die Grundidee besteht darin, die GPS-Ungenauigkeit an einer stationären Empfängerstation mit bekanntem Standort zu messen. Da die DGPS-Hardware der Station ihre eigene Position bereits kennt, kann sie die Ungenauigkeit ihres Empfängers leicht berechnen. Die Station sendet dann ein Funksignal an alle mit DGPS ausgestatteten Empfänger in der Umgebung und liefert so Signalkorrekturinformationen für dieses Gebiet. Durch den Zugang zu diesen Korrekturinformationen sind DGPS-Empfänger im Allgemeinen viel genauer als herkömmliche Empfänger.

Die wichtigste Funktion eines GPS-Empfängers besteht darin, die Übertragungen von mindestens vier Satelliten zu empfangen und die Informationen in diesen Übertragungen mit den Informationen in einem elektronischen Almanach zu kombinieren, um die Position des Empfängers auf der Erde zu bestimmen.

Sobald der Empfänger diese Berechnung durchgeführt hat, kann er Ihnen den Breitengrad, den Längengrad und die Höhe (oder eine ähnliche Messung) seiner aktuellen Position mitteilen. Um die Navigation benutzerfreundlicher zu gestalten, fügen die meisten Empfänger diese Rohdaten in Kartendateien ein, die im Speicher abgelegt sind.

Sie können die im Speicher des Empfängers gespeicherten Karten verwenden, den Empfänger an einen Computer anschließen, der detailliertere Karten speichern kann, oder einfach eine detaillierte Karte Ihres Gebiets kaufen und sich anhand der vom Empfänger angezeigten Breiten- und Längengrade orientieren. Einige Empfänger bieten die Möglichkeit, detaillierte Karten in den Speicher herunterzuladen, oder sie liefern detaillierte Karten mit einsteckbaren Kartenkassetten.

Ein handelsüblicher GPS-Empfänger zeigt nicht nur Ihren Standort auf einer Karte an, sondern zeichnet auch Ihren Weg auf der Karte auf, während Sie sich bewegen. Wenn Sie den Empfänger eingeschaltet lassen, kann er in ständiger Verbindung mit den GPS-Satelliten bleiben, um zu sehen, wie sich Ihr Standort verändert. Mit diesen Informationen und der eingebauten Uhr kann der Empfänger Ihnen mehrere wertvolle Informationen liefern:

Wie weit Sie gereist sind (Kilometerzähler)

Wie lange Sie schon unterwegs sind

Ihre aktuelle Geschwindigkeit (Tachometer)

Ihre Durchschnittsgeschwindigkeit

Differential-GPS funktioniert

Das Global Positioning System liefert einem Zweifrequenznutzer einen horizontalen Fehler von etwa 6 m und einen dreidimensionalen Fehler von 10 m. Für zivile Nutzer war dies noch viel schlimmer, bevor die absichtliche Verschlechterung des Signals beseitigt wurde. In Zukunft wird es sich wahrscheinlich verbessern.

Differential-GPS funktioniert, indem ein Referenzsystem an einem bekannten Ort die Fehler in den Signalen misst und Korrekturen an die Nutzer im “lokalen” Bereich sendet. Diese Korrekturen sind nicht allgemeingültig, aber in einem großen Gebiet nützlich. Die Korrekturen werden normalerweise alle paar Sekunden gesendet. Der Nutzer ist im Allgemeinen eine mobile Plattform wie ein Schiff, ein Auto, ein Lastwagen oder sogar ein Flugzeug.

Für die meisten zivilen Nutzer werden Einfrequenz-Empfänger verwendet. Die öffentliche Entfernungsmessung wird derzeit nur auf dem L1-Signal moduliert. Das einzige Entfernungssignal auf L2 ist verschlüsselt. Ausnahmen sind Vermessungs- und wissenschaftliche Systeme, die teure Empfänger mit Methoden zur Umgehung der L2-Verschlüsselung verwenden. Der Nutzer einer einzelnen Frequenz muss mit den Fehlern fertig werden, die beim Durchgang der Signale durch die Ionosphäre entstehen. Die zweite Frequenz wurde auf den GPS-Satelliten installiert, um die Beseitigung des Ionosphärenfehlers in Echtzeit zu ermöglichen. Dies geschieht mit einer Genauigkeit von mehr als 1 cm.

Der Einsatz von Differential-GPS führt zu einer Positionsbestimmung, die viel genauer ist als die des Einzelanwenders, sei es im zivilen oder militärischen Bereich. Dies gilt sogar für Empfänger mit einer einzigen Frequenz. Tatsächlich arbeiten alle gängigen DGPS-Systeme nur mit dem L1-Frequenzsignal, auch wenn der Empfänger sowohl L1- als auch L2-Frequenzen verfolgen kann. Heutzutage ist es üblich, dass Schiffe mit DGPS mit einer Positionsgenauigkeit von 1 bis 2 Metern navigieren.

Wie GPS-Handys funktionieren

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Stellen Sie sich vor, Sie fahren zu einem Vorstellungsgespräch und stellen fest, dass Sie sich verfahren haben. Ihr erster Impuls wäre wahrscheinlich, das Unternehmen anzurufen, bei dem Sie sich vorstellen, und nach dem Weg zu fragen. Aber wenn Sie sich nicht sicher sind, wo Sie sind, kann es schwierig sein, den Weg zu finden.

Aber nehmen wir an, Sie verwenden Ihr Telefon für einen anderen Zweck – um herauszufinden, wo genau Sie sich befinden, und um sich den Weg dorthin beschreiben zu lassen. Neue Handys mit GPS-Empfängern (Global Positioning System) können genau das tun. Mit der richtigen Software oder dem richtigen Servicepaket können sie Ihren Standort genau bestimmen, den Weg zu Ihrem Ziel angeben und Informationen über Geschäfte in der Nähe liefern.

In diesem Artikel gehen wir auf die Grundlagen der Funktionsweise von Handys und GPS-Empfängern ein. Anschließend gehen wir darauf ein, wie Telefone diese Technologien miteinander kombinieren.

Grundlagen des Mobiltelefons

Ein Mobiltelefon ist im Grunde ein hochentwickeltes Zwei-Wege-Funkgerät. Türme und Basisstationen, die in einem Netz von Zellen angeordnet sind, senden und empfangen Funksignale. Mobiltelefone enthalten Sender mit geringer Leistung, mit denen sie mit dem nächstgelegenen Sendemast kommunizieren können.

Wenn Sie unterwegs sind, bewegen Sie sich von einer Zelle zur nächsten, und die Basisstationen überwachen die Stärke des Telefonsignals. Wenn Sie sich dem Rand einer Zelle nähern, nimmt Ihre Signalstärke ab. Gleichzeitig stellt die Basisstation in der Zelle, der Sie sich nähern, fest, dass die Stärke Ihres Signals zunimmt. Wenn Sie sich von Zelle zu Zelle bewegen, übertragen die Sendemasten Ihr Signal von einer zur nächsten.

An abgelegenen Orten können die Masten so weit voneinander entfernt sein, dass sie kein einheitliches Signal liefern können. Selbst wenn es viele Sendemasten gibt, können Berge und hohe Gebäude die Signale unterbrechen. Manchmal ist es schwierig, innerhalb von Gebäuden klare Signale zu empfangen, insbesondere in Aufzügen.

 Auch ohne GPS-Empfänger kann Ihr Mobiltelefon Informationen über Ihren Standort liefern. Ein Computer kann Ihren Standort anhand von Messungen Ihres Signals bestimmen, wie z. B.:

Winkel der Annäherung an die Mobilfunkmasten

Wie lange das Signal braucht, um mehrere Masten zu erreichen

Die Stärke Ihres Signals, wenn es die Masten erreicht

Da Hindernisse wie Bäume und Gebäude die Dauer der Signalübertragung zu einem Sendemast beeinflussen können, ist diese Methode oft weniger genau als eine GPS-Messung.

Grundlagen des GPS-Empfängers

Wie ein Mobiltelefon arbeitet ein GPS-Empfänger mit Funkwellen. Anstelle von Sendemasten auf dem Boden kommuniziert er jedoch mit Satelliten, die die Erde umkreisen. Derzeit befinden sich 27 GPS-Satelliten in der Umlaufbahn – 24 sind aktiv im Einsatz und 3 dienen als Reserve, falls ein anderer Satellit ausfällt.

Um Ihren Standort zu bestimmen, muss ein GPS-Empfänger Folgendes wissen:

Die Positionen von mindestens drei Satelliten über Ihnen

Wo Sie sich im Verhältnis zu diesen Satelliten befinden

Der Empfänger verwendet dann die Trilateration, um Ihre genaue Position zu bestimmen. Im Grunde zeichnet er eine Kugel um jeden der drei Satelliten, die er orten kann. Diese drei Kugeln schneiden sich in zwei Punkten – einer befindet sich im Weltraum, der andere auf dem Boden. Der Punkt auf dem Boden, an dem sich die drei Kugeln schneiden, ist Ihr Standort.

Ein GPS-Empfänger muss eine klare Sichtlinie zum Satelliten haben, um funktionieren zu können. Daher können dichte Bäume und Gebäude verhindern, dass er Ihren Standort ermitteln kann.

GPS-Empfänger und Mobiltelefone haben viel gemeinsam, und beide sind sehr beliebt. Im nächsten Abschnitt sehen wir uns einige der Funktionen von GPS-fähigen Handys an.

GPS-Telefone

Fast alle neuen Mobiltelefone, die in Amerika verkauft werden, verfügen über eine eingebaute GPS-Empfangsfunktion. Diejenigen, die nicht über eine solche Funktion verfügen, können eine Verbindung zu einem Server herstellen, der mit den im letzten Abschnitt beschriebenen Techniken ihre Signale analysiert und ihren Standort bestimmt. Auf diese Weise können die Telefone den Standort einer Person an eine Notrufzentrale (PSAP) übermitteln, nachdem sie den Notruf 911 gewählt haben. Das ist aber auch schon alles, was die meisten Telefone mit ihrem GPS können.

Einige Telefone verfügen jedoch über einen vollständigen GPS-Empfänger im Telefon oder können über Kabel oder eine Bluetooth-Verbindung mit einem solchen verbunden werden. Diese GPS-fähigen Telefone verstehen Programmiersprachen wie Java und können Abbiegehinweise oder Informationen über Geschäfte und Sehenswürdigkeiten in der Nähe liefern. Andere können wie ein Ortungsgerät funktionieren. Um eine dieser Funktionen nutzen zu können, müssen Sie Folgendes haben

Ein GPS-fähiges Telefon oder einen kompatiblen GPS-Empfänger

Einen Tarif, der die Übertragung von Karten und GPS-Daten unterstützt

einen Dienstplan oder eine Software, die die eigentlichen Karten und Wegbeschreibungen oder Informationen über den Standort des Telefons bereitstellt

GPS-Berechnungen

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Auf der vorherigen Seite haben wir gesehen, dass ein GPS-Empfänger die Entfernung zu den GPS-Satelliten berechnet, indem er den Weg des Signals vom Satelliten zum Empfänger zeitlich erfasst. Wie sich herausstellt, ist dies ein ziemlich komplizierter Prozess.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt (sagen wir um Mitternacht) beginnt der Satellit mit der Übertragung eines langen digitalen Musters, eines so genannten Pseudo-Zufallscodes. Der Empfänger beginnt mit der Ausführung des gleichen digitalen Musters ebenfalls genau um Mitternacht. Wenn das Satellitensignal den Empfänger erreicht, verzögert sich die Übertragung des Musters ein wenig gegenüber der Wiedergabe des Musters durch den Empfänger.

Die Länge der Verzögerung ist gleich der Laufzeit des Signals. Der Empfänger multipliziert diese Zeit mit der Lichtgeschwindigkeit, um zu ermitteln, wie weit das Signal gereist ist. Unter der Annahme, dass sich das Signal in einer geraden Linie fortbewegt hat, ist dies die Entfernung vom Empfänger zum Satelliten.

Für diese Messung benötigen sowohl der Empfänger als auch der Satellit Uhren, die bis auf eine Nanosekunde genau synchronisiert werden können. Für ein Satellitenortungssystem, das nur mit synchronisierten Uhren arbeitet, müsste man nicht nur alle Satelliten mit Atomuhren ausstatten, sondern auch den Empfänger selbst. Atomuhren kosten jedoch zwischen 50.000 und 100.000 Dollar, was sie für den täglichen Gebrauch etwas zu teuer macht.

Globales Positionsbestimmungssystem

Das Global Positioning System bietet eine clevere und effektive Lösung für dieses Problem. Jeder Satellit enthält eine teure Atomuhr, aber der Empfänger selbst verwendet eine gewöhnliche Quarzuhr, die er ständig neu einstellt. Kurz gesagt, der Empfänger sieht sich die eingehenden Signale von vier oder mehr Satelliten an und misst seine eigene Ungenauigkeit. Mit anderen Worten: Es gibt nur einen Wert für die “aktuelle Zeit”, den der Empfänger verwenden kann. Der richtige Zeitwert führt dazu, dass alle vom Empfänger empfangenen Signale auf einen einzigen Punkt im Raum ausgerichtet werden. Dieser Zeitwert ist der Zeitwert, der von den Atomuhren in allen Satelliten gehalten wird. Der Empfänger stellt also seine Uhr auf diesen Zeitwert ein und hat dann den gleichen Zeitwert wie alle Atomuhren in allen Satelliten. Der GPS-Empfänger erhält die Genauigkeit der Atomuhren “umsonst”.

Messen Sie die Entfernung

Wenn Sie die Entfernung zu vier georteten Satelliten messen, können Sie vier Kugeln zeichnen, die sich alle in einem Punkt schneiden. Drei Kugeln werden sich auch dann schneiden, wenn Sie sich verschätzt haben, aber vier Kugeln werden sich nicht in einem Punkt schneiden, wenn Sie falsch gemessen haben. Da der Empfänger alle Entfernungsmessungen mit seiner eigenen eingebauten Uhr durchführt, werden die Entfernungen alle proportional falsch sein.

Berechnen Sie die notwendige Anpassung

Der Empfänger kann leicht die notwendige Korrektur berechnen, damit sich die vier Kugeln in einem Punkt schneiden. Auf dieser Grundlage stellt er seine Uhr neu ein, um sie mit der Atomuhr des Satelliten zu synchronisieren. Da der Empfänger dies ständig tut, wenn er eingeschaltet ist, ist er fast so genau wie die teuren Atomuhren in den Satelliten.

Tatsächliche Position der Satelliten

Damit die Entfernungsangaben überhaupt von Nutzen sind, muss der Empfänger auch wissen, wo sich die Satelliten tatsächlich befinden. Dies ist nicht sonderlich schwierig, da sich die Satelliten auf sehr hohen und vorhersehbaren Bahnen bewegen. Der GPS-Empfänger speichert einfach einen Almanach, der angibt, wo sich jeder Satellit zu einem bestimmten Zeitpunkt befinden sollte. Dinge wie die Anziehungskraft des Mondes und der Sonne verändern die Umlaufbahnen der Satelliten nur geringfügig, aber das Verteidigungsministerium überwacht ständig ihre genauen Positionen und überträgt alle Anpassungen an alle GPS-Empfänger als Teil der Satellitensignale.

Wie GPS-Empfänger funktionieren

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Unsere Vorfahren mussten ziemlich extreme Maßnahmen ergreifen, um sich nicht zu verirren. Sie errichteten monumentale Landmarken, fertigten mühsam detaillierte Karten an und lernten, die Sterne am Nachthimmel zu lesen.

Heute ist alles viel, viel einfacher. Für weniger als 100 Dollar bekommen Sie ein Gerät im Taschenformat, das Ihnen jederzeit genau sagt, wo Sie sich auf der Erde befinden. Solange Sie einen GPS-Empfänger und einen klaren Blick auf den Himmel haben, werden Sie sich nie wieder verirren.

In diesem Artikel werden wir herausfinden, wie diese praktischen Führer diesen erstaunlichen Trick vollbringen. Wie wir sehen werden, ist das Global Positioning System sehr umfangreich, teuer und erfordert eine Menge technischen Einfallsreichtum, aber die grundlegenden Konzepte, die dahinter stehen, sind recht einfach und intuitiv.

Wenn man von “einem GPS” spricht, meint man in der Regel einen GPS-Empfänger. Das Global Positioning System (GPS) ist eigentlich eine Konstellation von 27 Satelliten in der Erdumlaufbahn (24 in Betrieb und drei zusätzliche, falls einer ausfällt). Das US-Militär entwickelte und implementierte dieses Satellitennetz als militärisches Navigationssystem, öffnete es aber bald für alle anderen.

Jeder dieser 3.000 bis 4.000 Pfund schweren, solarbetriebenen Satelliten umkreist den Globus in einer Entfernung von etwa 12.000 Meilen (19.300 km) und macht dabei zwei vollständige Umläufe pro Tag. Die Umlaufbahnen sind so angeordnet, dass zu jeder Zeit und überall auf der Erde mindestens vier Satelliten am Himmel “sichtbar” sind.

Die Aufgabe eines GPS-Empfängers besteht darin, vier oder mehr dieser Satelliten zu orten, die Entfernung zu jedem von ihnen zu bestimmen und aus dieser Information seinen eigenen Standort abzuleiten. Dieser Vorgang beruht auf einem einfachen mathematischen Prinzip, der so genannten Trilateration. Die Trilateration im dreidimensionalen Raum kann ein wenig kompliziert sein, daher beginnen wir mit einer Erklärung der einfachen zweidimensionalen Trilateration.

2-D-Trilateration

Stellen Sie sich vor, Sie sind irgendwo in den Vereinigten Staaten und haben sich total verirrt – aus welchem Grund auch immer, Sie haben absolut keine Ahnung, wo Sie sind. Sie treffen Er sagt: “Sie sind 625 Meilen von Boise, Idaho, entfernt”.

Das ist eine nette, harte Tatsache, aber für sich genommen ist sie nicht besonders nützlich. Sie könnten sich überall auf einem Kreis um Boise befinden, der einen Radius von 625 Meilen hat.

Sie fragen eine andere Person, wo Sie sind, und sie sagt: “Sie sind 690 Meilen von Minneapolis, Minnesota, entfernt”. Jetzt kommen Sie weiter. Wenn Sie diese Information mit der Information über Boise kombinieren, haben Sie zwei Kreise, die sich überschneiden. Sie wissen nun, dass Sie sich an einem dieser beiden Schnittpunkte befinden müssen, wenn Sie 625 Meilen von Boise und 690 Meilen von Minneapolis entfernt sind.

Sie fragen eine andere Person, wo Sie sind, und sie sagt: “Sie sind 690 Meilen von Minneapolis, Minnesota, entfernt”. Jetzt kommen Sie weiter. Wenn Sie diese Information mit der Information aus Boise kombinieren, haben Sie zwei Kreise, die sich schneiden. Sie wissen nun, dass Sie sich an einem dieser beiden Schnittpunkte befinden müssen, wenn Sie 625 Meilen von Boise und 690 Meilen von Minneapolis entfernt sind.

Wenn eine dritte Person Ihnen sagt, dass Sie 615 Meilen von Tucson, Arizona, entfernt sind, können Sie eine der Möglichkeiten ausschließen, da der dritte Kreis sich nur mit einem dieser Punkte schneidet. Sie wissen nun genau, wo Sie sich befinden.

3-D-Trilateration

Die dreidimensionale Trilateration unterscheidet sich im Grunde nicht wesentlich von der zweidimensionalen Trilateration, ist aber etwas schwieriger zu veranschaulichen. Stellen Sie sich vor, die Radien aus den vorherigen Beispielen gehen in alle Richtungen. Anstelle einer Reihe von Kreisen erhalten Sie also eine Reihe von Kugeln.

Wenn Sie wissen, dass Sie am Himmel 10 Meilen von Satellit A entfernt sind, könnten Sie überall auf der Oberfläche einer riesigen, imaginären Kugel mit einem Radius von 10 Meilen sein. Wenn Sie auch wissen, dass Sie 15 Meilen von Satellit B entfernt sind, können Sie die erste Kugel mit einer anderen, größeren Kugel überlappen. Die Kugeln überschneiden sich in einem perfekten Kreis. Wenn man die Entfernung zu einem dritten Satelliten kennt, erhält man eine dritte Kugel, die sich mit diesem Kreis an zwei Punkten schneidet.

Die Erde selbst kann als vierte Kugel fungieren – nur einer der beiden möglichen Punkte befindet sich tatsächlich auf der Oberfläche des Planeten, so dass man den Punkt im Weltraum ausschließen kann. In der Regel richten sich die Empfänger jedoch nach vier oder mehr Satelliten, um die Genauigkeit zu verbessern und präzise Höhenangaben zu erhalten.

Um diese einfache Berechnung durchführen zu können, muss der GPS-Empfänger also zwei Dinge wissen:

Die Position von mindestens drei Satelliten über Ihnen

Die Entfernung zwischen Ihnen und jedem dieser Satelliten

Der GPS-Empfänger findet beides heraus, indem er die hochfrequenten Funksignale der GPS-Satelliten mit geringer Leistung analysiert. Bessere Geräte sind mit mehreren Empfängern ausgestattet, so dass sie Signale von mehreren Satelliten gleichzeitig empfangen können.

Radiowellen sind elektromagnetische Energie, das heißt, sie bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit (etwa 186.000 Meilen pro Sekunde, 300.000 km pro Sekunde im Vakuum). Der Empfänger kann herausfinden, wie weit sich das Signal fortbewegt hat, indem er die Zeit misst, die das Signal zum Eintreffen benötigt hat. Im nächsten Abschnitt werden wir sehen, wie der Empfänger und der Satellit zusammenarbeiten, um diese Messung vorzunehmen.