Alles, was Sie über GPS und seine Verwendung wissen müssen

Fast jedes intelligente Gerät verwendet GPS, um Ihren Standort und andere körperliche Aktivitäten über eine Entfernung zu verfolgen und zu überwachen. Es hilft Ihnen, von Punkt A nach Punkt B zu navigieren.

Aber wissen Sie, wie GPS das macht, wie GPS funktioniert und was seine anderen Verwendungen sind?

Nun, wir werden dasselbe hier in diesem Artikel besprechen. Lassen Sie uns verstehen, wie das GPS-System funktioniert, wofür es verwendet wird, wie genau es ist und seine Empfänger und Module funktionieren.

Eine kurze Geschichte des GPS

Menschen navigieren seit Millionen von Jahren mit Hilfe von Sonne, Mond und Sternen. GPS Global Positioning System ist eine Weiterentwicklung der gleichen Technologie im 20. Jahrhundert, die Technologie des Weltraumzeitalters verwendet.

Der erste Blick auf GPS wurde 1957 gesichtet, als Russland seinen ersten Sputnik-1-Satelliten startete. Bald darauf begann das US-Verteidigungsministerium mit der Erforschung der Geolokalisierungsfähigkeiten für die U-Boot-Navigation.

Obwohl das GPS 1983 von der US-Regierung der Öffentlichkeit zugänglich gemacht wurde, blieb die Kontrolle über die Daten bei der Regierung selbst. Erst im Jahr 2000 erhielten Unternehmen und die Öffentlichkeit endlich den vollständigen Zugang zur Nutzung von GPS.

Was ist GPS und wie funktioniert es?

GPS oder Global Positioning System bietet Navigations-, Positions- und Zeitmessungen. Das GPS-Tracking-System verwendet Satelliten, Empfänger und Algorithmen, um verschiedene Standorte, Zeitdaten und Geschwindigkeiten zu synchronisieren. Die Synchronisation eines GPS-Systems wird für Land-, See- und Flugreisen verwendet.

Das GPS-Navigationssystem wird von der Regierung der Vereinigten Staaten verwaltet und kann durch nur einen GPS-Empfänger für jedermann frei zugänglich sein. Das System besteht aus einem Netzwerk von 24 Satelliten, die vom US-Verteidigungsministerium in die Erdumlaufbahn gebracht werden.

Obwohl das GPS-Tracking-System hauptsächlich nur für militärische Anwendungen entwickelt wurde, war es in den 1980er Jahren auch für Zivilisten verfügbar.

Schlüsselelemente von GPS

Ein GPS-Ortungssystem besteht aus drei verschiedenen Elementen, die auch als Segmente bezeichnet werden. Diese Segmente arbeiten gemeinsam, um Ihnen Standortinformationen bereitzustellen.

Die drei Segmente, die Schlüsselelemente des indischen GPS-Systems bilden, sind:

• Weltraum/Satelliten: Das erste Element sind Satelliten, die die Erde im Weltraum umkreisen. Diese Satelliten übertragen Datensignale zu Benutzern bezüglich ihres geografischen Standorts und der Tageszeit.
• Bodenkontrolle: Die Bodenkontrolle, auch als „Kontrollsegment“ bekannt, besteht aus einer Bodenantenne, Hauptkontrollstationen und Überwachungsstationen auf der Erde. Zu den Aktivitäten im Kontrollsegment gehören der Betrieb und die Verfolgung der Satelliten im Weltraum sowie die Überwachung ihrer Übertragungen. Diese Überwachungsstationen befinden sich auf allen Kontinenten der Welt, einschließlich Europa, Nord- und Südamerika, Asien, Afrika und Australien.
• Benutzerausrüstung: Dies ist die Endbenutzer-GPS-Empfänger- und -Sendeausrüstung. Dazu gehören Artikel wie Smartphones, Uhren und andere Telematikgeräte.

Wie funktioniert die GPS-Technologie?

Lassen Sie uns verstehen, wie GPS im Detail funktioniert, indem wir die dahinter stehende Technologie und Konzepte verstehen.

Das GPS-Tracking-System arbeitet mit einer einzigartigen Technik, die als Trilateration bekannt ist. Mit dieser Technik können Sie Geschwindigkeit, Höhe und Standort berechnen, indem Sie Signale von Satelliten sammeln, um die Informationen zum Ausgabestandort zu bestimmen.

(Hinweis: Das Wort „Trilateration“ wird jedoch oft mit dem Begriff „Triangulation“ verwechselt, einer Technik, die zum Messen von Winkeln und nicht von Entfernungen verwendet wird.)

Mit einfachen Worten, Satelliten, die die Erde im Weltraum umkreisen, senden Signale, die von einem GPS-Gerät gelesen und interpretiert werden müssen, das sich in der Nähe oder auf der Erdoberfläche befindet. Um den genauen Standort zu berechnen, sollte ein GPS-Ortungsgerät in der Lage sein, Signale von mindestens vier Satelliten zu lesen.

In diesen Netzwerkkreisen umkreist jeder Satellit zweimal täglich die Erde und sendet dabei ein einzigartiges Signal, eine einzigartige Zeit und Umlaufbahnparameter. Das GPS-Ortungsgerät kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt Signale von sechs oder mehr Satelliten lesen.

Wenn also ein GPS-Gerät ein Mikrowellensignal empfängt, das von einem einzelnen Satelliten gesendet wird, berechnet es die Entfernung zwischen dem GPS-Gerät und dem Satelliten. Da das GPS jedoch nur die Entfernung zu einem Satelliten berechnen kann, reicht ein einzelner Satellit nicht aus, um die erforderlichen Informationen über den Standort zu liefern.

Außerdem liefern Satelliten keine Informationen über die Winkel, sodass der vom GPS-Gerät ausgewählte Ort überall auf der Erdoberfläche liegen kann.

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Wie verfolgt das GPS den genauen Standort?

Nun, wir befinden uns in einer dreidimensionalen Welt, und dieselbe wird verwendet, um den genauen Standort mithilfe von GPS zu bestimmen. Lassen Sie uns dieses Phänomen besser verstehen.

Immer wenn ein Signal per Satellit gesendet wird, entsteht ein Kreis mit einem Radius, der die Entfernung vom GPS-Ortungsgerät zum jeweiligen Satelliten misst. Wenn ein zweiter Satellit ein Signal sendet, wird in ähnlicher Weise wieder ein weiterer Kreis erstellt.

Dadurch wird der Standort auf einen von zwei Punkten eingegrenzt, an denen sich die beiden von verschiedenen Satelliten erzeugten Punkte schneiden. Sendet nun wieder ein dritter Satellit ebenfalls ein Signal, lässt sich der Standort des Gerätes im Schnittpunkt aller drei Kreise genau bestimmen.

Aufgrund der dreidimensionalen Welt können wir jedoch feststellen, dass die von Satelliten gesendeten Signale keine Kreise, sondern Kugeln erzeugen. Der Schnittpunkt dieser drei Kugeln erzeugt zwei Schnittpunkte, und der erdnächste Punkt wird als GPS-Standort gewählt.

Einsatzmöglichkeiten der GPS-Technologie

Heutzutage werden GPS-Ortungssysteme von jeder Branche für unterschiedliche Zwecke eingesetzt. Der GPS-Tracker wird täglich zur Berechnung genauer Zeitmessungen, Standortverfolgung, Navigation und mehr verwendet. Lassen Sie uns die Hauptverwendungen von GPS verstehen:

• Standort: Hilft Ihnen bei der Bestimmung einer genauen Position.
• Navigation: Ermöglicht es Ihnen, von einem Ort zum anderen zu gehen.
• Tracking: Ermöglicht es Ihnen, die Bewegung einer Person oder eines Objekts kontinuierlich zu überwachen.
• Mapping: Hilft Ihnen bei der Erstellung von GPS-Karten für die Welt.
• Timing: Ermöglicht sehr genaue Zeitmessungen.

Beispiele für GPS-Anwendungen

• Notfallsituationen: Bei einem Notfall oder einer Naturkatastrophe wird ein GPS-Ortungssystem von Ersthelfern verwendet, um das Wetter zu kartieren, zu verfolgen und vorherzusagen. Es hilft auch bei der Verfolgung des Rettungspersonals. Sie stellt sicher, dass rechtzeitig Hilfe geleistet wird, um Menschen in schwierigen Zeiten zu schützen.

• Transport: Während der Navigation können Sie eine GPS-Funktion wie die Routenoptimierung verwenden, die Ihnen hilft, Kraftstoff und Zeit zu sparen. E-Commerce-Organisationen, Liefermarken, Logistikunternehmen usw. verwenden GPS-Fahrzeugortungssysteme, um pünktliche Lieferungen sicherzustellen und die Produktivität zu steigern.

• Gesundheit & Fitness: Tragbare Technologien wie Smartwatches verfolgen Ihre körperliche Aktivität wie Laufen. Diese GPS-Uhren verwenden den GPS-Tracker, um die beim Laufen oder Gehen zurückgelegte Strecke zu berechnen.

• Gaming: GPS-Tracking wird sehr prominent in Live-Spielen eingesetzt. Es hilft Spielern aus verschiedenen Ländern zusammenzuarbeiten und zu spielen. Zum Beispiel wurde im Spiel Pokemon Go GPS verwendet, um an verschiedenen Orten zu spielen.

• Militär: Eine der Hauptanwendungen von GPS ist das Militär zum Navigieren, Leiten, Verfolgen und Überwachen von Streitkräften, feindlichen Truppen, Militärgütern und Raketen. GPS hilft der Armee, Orte für Luftangriffe und militärische Operationen zu lokalisieren.

  

Genauigkeit von GPS-Systemen

Mit dem GPS-Tracking-System können Sie verschiedene Orte lokalisieren, navigieren, kartieren und verfolgen, aber wie genau ist der GPS-Tracker?

Der GPS-Tracker funktioniert hervorragend in offenen Bereichen, in denen externe Faktoren wie hohe Gebäude, Bäume oder Gebäude keine Störung verursachen. Darüber hinaus hängt die Genauigkeit des GPS-Standorts von mehreren Faktoren und Variablen ab, die unten aufgeführt sind:

• Physische Störungen: Die vom GPS-Ortungssystem berechnete geschätzte Ankunftszeit kann aufgrund physikalischer Faktoren wie großer Berge, Bäume, Gebäude und mehr ungenau sein.

• Höhe: Das GPS kann die Höhe, auf der sich das verbundene Gerät oder Smartphone befindet, nicht bestimmen.

• Wetterbedingungen: Schwere Stürme, Regen oder Sonnenstürme können sich direkt auf GPS-Ortungssysteme auswirken.

• Fehler im Satelliten: Es kann ein Hindernis im Orbitalmodell des Satelliten geben, das die Genauigkeit der GPS-Tracker negativ beeinflusst. Dieses Szenario wird jedoch jetzt selten.

• Fehlkalkulationen: Das GPS-Ortungsgerät kann fehlerhaft sein, wenn die Hardware, auf der es verwendet wird, nicht den Hardwarespezifikationen entspricht.

• Externe Störungen: Das GPS-Ortungsgerät kann Störungen ausgesetzt sein, die durch Spoofs oder Störgeräte verursacht werden.

Wie benutzt man gefälschtes GPS?

Benutzer, die ihren wahren Standort nicht preisgeben möchten, haben die Möglichkeit, gefälschtes GPS zu verwenden. Führen Sie die folgenden Schritte aus, um einen gefälschten GPS-Standort zu verwenden:

• Laden Sie aus dem Google Play Store „Fake GPS Location-GPS Joystick“ herunter.
• Klicken Sie nach der Installation auf „Standort festlegen“ und wählen Sie den falschen Standort mithilfe der Längen- und Breitengradlinien aus.
• Klicken Sie auf „Start > Zeichnungsberechtigung erforderlich > Einstellungen“.
• Klicken Sie über anderen Apps auf die Option „Zulassen“ und gehen Sie zurück zur App.
• Klicken Sie auf „Start“, um Ihren simulierten Standort zu aktivieren.
• Gehen Sie zu „Einstellungen“ > „Info“ Ihres Telefons, um die Build-Nummer zu finden, tippen Sie weiter darauf, bis Sie den „Entwicklermodus“ erreichen.
• Gehen Sie zurück zu „Einstellungen > Entwickleroptionen“ und klicken Sie unter dem simulierten Standort auf „GPS-Joystick“.
• Navigieren Sie zur App „GPS Joystick“ und klicken Sie auf „Start“.

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Ein Überblick über globale Navigationssatellitensysteme (GNSS)

GNSS, das Global Navigation Satellite System, sendet Orbital- und Zeitinformationen mit einem Netzwerk von Satelliten, die für die Navigation und Bestimmung von Positionsmessungen verwendet werden. Diese Konstellation von Satelliten überträgt Zeit- und Positionsinformationen an GNSS-Empfänger, die weiter verwendet werden, um einen genauen Standort zu bestimmen.

GNSS besteht hauptsächlich aus zwei Segmenten: Kontrollsegment und Benutzersegment.

Das Steuerungssegment ist ein Netzwerk aus Überwachungs-, Hauptsteuerungs- und Daten-Upload-Stationen, die sich auf der ganzen Welt befinden. Wenn diese Stationen ein Signal vom Satelliten empfangen, führen sie einen Vergleich zwischen den vom Satelliten beanspruchten Positionen und den Umlaufbahnmodellen durch.

Dementsprechend wird an diesen Kontrollstationen die Position von Satelliten sichergestellt, dass ihre Umlaufbahn genau ist. Die Kontrollstationen stellen auch sicher, dass der Satellit in bester Verfassung ist, um eine optimale Genauigkeit zu gewährleisten.

Jetzt hingegen besteht das Nutzersegment aus den Geräten, die für den Empfang von Satellitensignalen verantwortlich sind. Dieses Gerät verwendet die Zeit und den orbitalen Standort von mindestens vier Satelliten, um eine Position zu bestimmen. Um Timing-Fehler zu beheben und zu vermeiden, verwendet das Benutzersegment Antennen, um die Signale guter Qualität zu empfangen und zu identifizieren.

Einige Beispiele für GNNS sind das NAVSTAR Global Positioning System (GPS) in den USA, Galileo in Europa und das Navigationssatellitensystem BeiDou in China. Außerdem basieren die Leistung und Effizienz eines jeden GPS-Systems global auf den folgenden vier Parametern:

• Genauigkeit
• Integrität
• Kontinuität
• Verfügbarkeit

GPS vs. GNSS-Geräte vs. GPRS

Hier ist der Unterschied zwischen GPS, GNSS und GPRS:

Was sind GPS-Empfänger-Chips und -Module?

GPS-Chips und -Module können Benutzern überall auf der Erde sofortige Zeit- und Standortinformationen liefern. Die GPS-Empfängerchips liefern Informationen über den Standort in Längen-, Breiten- und Höhengrad.

GPS-Empfängerchips sind so konzipiert, dass sie Informationen darüber erhalten, wo sich jeder Satellit zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet. Dieselben Empfänger werden im GPS-System für Autos und im GPS-System für Fahrräder verwendet. Sie zeichnen ständig den wechselnden Standort des Autos oder Fahrrads in die elektronische Karte ein, die dann eine entsprechende Wegbeschreibung zum eingegebenen Ziel liefert.

Die meisten GPS-Empfängerchips sind auf den folgenden drei Komponenten aufgebaut.

• Antenne: Sie empfängt Signale und hat Anti-Jamming-Potenzial.
• Empfänger: Es ist eine Prozessoreinheit, die Funksignale in eine Navigationslösung umwandelt.
• Steuereinheit : Bietet eine Schnittstelle für die Empfängersteuerung. um die Positionsinformationen anzuzeigen.

Häufig gestellte Fragen

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