Ortungssysteme

Ortungssysteme und ihre Funktionsweisen

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Systeme für die Ortsbestimmung sind heutzutage allgegenwärtig. Die Navigation mit Apps auf dem Smartphone basiert beispielsweise auf dieser Technik. Es gibt verschiedene Lösungen bei den Ortungssystemen, die jeweils unterschiedliche Vor- und Nachteile mit sich bringen.

Welche Ortungssysteme gibt es?

Es gibt verschiedene technische Lösungen, die Sie für die Positionsbestimmung einsetzen können. Besonders bekannt ist GPS. Dies liegt daran, dass GPS das erste frei nutzbare System war, das sich zudem global etabliert hat. Mittlerweile gibt es jedoch weitere Ortungssysteme, die teilweise nach einem ähnlichen Prinzip wie GPS Ortung funktionieren. Folgende Lösungen gibt es für die zuverlässige Positionsbestimmung:

  • GPS
  • GLONASS
  • Galileo
  • Beidou
  • A-GPS
  • DGPS
  • SBAS/SAPOS

Seit wann gibt es Ortungssysteme?

Die ersten Methoden für die Ortung und Positionsbestimmung entstanden zum Ende des 19. Jahrhundert. Heinrich Hertz war einer der Pioniere auf dem Gebiet der Forschung mit elektromagnetischen Wellen. Auf Basis dieses Prinzips entstand der Radiokompass. Er basiert auf der Funkpeilung und kam vor allem zur Positionsbestimmung sowie der Navigation in der See- und Luftfahrt zum Einsatz. Für die Funkpeilung sind ein Sender sowie Richtantennen erforderlich. Die Positionsbestimmung funktioniert dann nach dem Prinzip der Triangulation. Gemessen werden die Richtung, aus der die Richtantenne das Signal zurückwirft, sowie die Zeit, die dafür benötigt wird.

Die Einführung von GPS hat die Ortungssysteme revolutioniert. Der Aufbau der Satellitenortung begann ab 1973. Seit 1995 ist GPS voll einsatzfähig und seit dem 2. Mai 2000 öffentlich nutzbar. Im Gegensatz zur Funkpeilung ist die satellitengestützte Ortung global möglich und benötigt keine aktiven Systeme. GPS-Empfänger senden selbst keine Daten, sondern empfangen nur die Signale des Satelliten. Das Prinzip der Standortbestimmung basiert weiterhin auf der Triangulation.

Wie funktioniert das weltweit bekannteste Ortungssystem GPS?

GPS ist ein satellitengestütztes Ortungssystem. Die Ortsbestimmung geschieht lokal mithilfe von GPS-Empfängern. Sie kalkulieren die Position auf Basis der Signale, die von den Satelliten ausgesendet werden. Die offizielle Bezeichnung des Systems ist Navigational Satellite Timing and Ranging – Global Positioning System (NAVSTAR GPS). GPS hat sich als Abkürzung im Sprachgebrauch etabliert.

GPS ist vor allem einfach einzusetzen. Die GPS-Empfänger sind günstig, klein und weitverbreitet. Auch in Smartphones ist GPS schon lange Standard. Dazu ist GPS für die meisten Aufgaben ausreichend genau. Die Positionsbestimmung mit GPS ist im Schnitt auf 3,6 Meter präzise. Die Abweichungen liegen maximal bei 7 Metern.

GLONASS und Galileo: Die Alternativen zu GPS

GLONASS, Galileo und Beidou sind ebenfalls satellitengestützte Ortungssysteme. Sie werden jedoch von anderen Ländern betrieben. Während GPS auf Infrastruktur der Vereinigten Staaten basiert, gehört GLONASS zu Russland und Beidou zu China. Galileo ist der europäische Ableger der satellitengestützten Navigation.

Diese Alternativen funktionieren in der Praxis sehr ähnlich wie GPS. Jedoch gibt es durchaus Unterschiede. GLONASS beispielsweise ist bei der Berechnung der aktuellen Position schneller. Dies liegt an der höheren Anzahl an Satelliten. GLONASS liefert mit Abweichungen zwischen 4 und 8 Metern ähnlich genaue Ergebnisse wie GPS und ist ebenfalls weltweit verfügbar. Seit 2008 ist GLONASS für die zivile Nutzung freigegeben.

Mit Galileo startete die EU im Jahr 2005 ihr eigenes Satellitennavigationssystem. Inzwischen ist das Ortungssystem in Betrieb. Im Gegensatz zu GPS und GLONASS wird es bei Galileo eine freie und eine kostenpflichtige Nutzung geben. Die kostenpflichtige Version ermöglicht auf wenige Zentimeter genaue Messungen.

QZSS und Beidou: Weitere Ortungssysteme

Beidou ist die chinesische Variante eines satellitengestützten Ortungssystems. Es ist seit Juli 2020 im Betrieb und verfügt wie GLONASS über eine hohe Anzahl an Satelliten. Das System besteht aus rund 35 Satelliten. Das ermöglicht eine präzisere Standortbestimmung, wenn ausreichend Satelliten zur Verfügung stehen. Dementsprechend schwankt die Genauigkeit der Messungen zwischen 10 Zentimetern und 10 Metern.

QZSS wird von Japan betrieben und hat einen regionalen Fokus. Das Ortungssystem besteht in der derzeitigen Anfangsphase aus 4 Satelliten, die näher an Japan kreisen und so positioniert sind, dass permanent ein Satellit im Zenit über Japan steht. Dies verbessert die Positionsbestimmung in Städten, in denen es bei GPS durch Häuserschatten oft zu Ungenauigkeiten kommt. Außerhalb des pazifischen Raumes spielt QZSS jedoch vorerst keine Rolle.

Präzisere Standortdaten mit A-GPS und DGPS

Die Ortsbestimmung mit GPS und den anderen Ortungssystemen ist aus unterschiedlichsten Gründen nicht immer sehr genau. Für die meisten Anwendungen reicht die Präzision jedoch aus. Benötigen Sie genauere Messungen, dann lohnt sich ein Blick auf Lösungen wie A-GPS.

A-GPS steht für Assisted GPS. Diese Technik basiert auf GPS, nutzt jedoch weitere Daten für eine schnellere und präzisere Ortsbestimmung. So greift A-GPS auf das Mobilfunknetz zurück. Über die nächste Funkzelle ist eine grobe Standortbestimmung möglich, was dann die Ortung per GPS beschleunigt. Aus diesem Grund ist A-GPS vor allem für Mobiltelefone und Systeme mit einer SIM geeignet.

DGPS greift ebenfalls auf weitere Daten zu, um die Position präziser zu bestimmen. Die Abkürzung DGPS steht für differentielles globales Positionierungssystem. Für die Nutzung sind spezielle DGPS-Empfänger erforderlich. Das System basiert auf Referenzstationen, die Korrektursignale senden. Dies ermöglicht eine präzisere Standortbestimmung.

Welche Besonderheiten bieten SBAS und SAPOS?

Bei SAPOS handelt es sich um einen satellitenbasierten Referenzdienst für die Standortbestimmung. Die Abkürzung steht für Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung. Mit 270 GNSS-Referenzstationen ist das gesamte Bundesgebiet abgedeckt. SAPOS ermöglicht eine Genauigkeit bei der Standortbestimmung von bis zu 2 Zentimetern in Echtzeit, und über das Postprocessing sind Abweichungen von maximal 1 Zentimeter möglich.

SBAS ist das Satellite Based Augmentation System. In Europa ist mit EGNOS ein eigenes System dieser Art vorhanden. Es nutzt Daten von satellitengestützten Ortungssystemen wie GPS und präzisiert sie mit eigenen Korrekturdaten. Dies verbessert die Positionsgenauigkeit und verifiziert zudem die Daten. Somit wissen Nutzer von SBAS gleichzeitig, wie verlässlich die Positionsdaten sind.

Wofür kommen Ortungssysteme zum Einsatz?

Die Bestimmung der aktuellen Position ist für viele Aufgaben hilfreich. Gerade im Bereich der Logistik kommen Ortungssysteme in unterschiedlichen Funktionen zum Einsatz. Die Standortbestimmung in Echtzeit fließt vor allem in zentrale Systeme ein. Dies dient dann der Optimierung der Routen. Dann sind beispielsweise frühzeitige Eingriffe bei einem Stau möglich. Ortungssysteme sind auch Teil des Diebstahlschutzes, denn es lässt sich sofort erkennen, wenn sich ein Fahrzeug ungeplant bewegt und wo es sich befindet. Das sind einige der Aufgabenbereiche, in denen GPS Ortungssysteme zum Einsatz kommen:

  • Navigation
  • Flottenmanagement in Echtzeit
  • Diebstahlschutz
  • Optimierung der Logistik
  • Erfüllung der gesetzlichen Aufzeichnungspflichten im gewerblichen Güter- und Personenverkehr

Dabei bieten Ortungssysteme auch die Grundlage für eine einfachere und schnellere Fahrtenschreiberanalyse. Flottenbetreiber können auf Basis der elektronischen Fahrtenbücher ganz einfach mit dem Lesegerät die Fahrerkarte und den Fahrtenschreiber auslesen.

Welche Technik ist zur Nutzung von Ortungssysteme erforderlich?

Es gibt inzwischen viele Möglichkeiten, die unterschiedlichen Ortungssysteme zu nutzen. So unterstützen alle modernen Smartphones GPS. Die meisten Geräte sind auch mit GLONASS oder anderen Satellitennavigationssystemen kompatibel. Darüber hinaus gibt es GPS-Empfänger und GPS Tracker sowie entsprechende Geräte für die anderen Ortungssysteme. Die Hersteller geben jeweils an, mit welchem System das eigene Gerät kompatibel ist.

Für die Nutzung der speziellen Ortungssysteme wie SAPOS sind besondere Empfänger und Decoder erforderlich. Sie sind deutlich teurer als die günstigen GPS Ortungssysteme. Außerdem sind einige dieser Dienste kostenpflichtig.

Viele dieser Geräte sind mobil, da sie über einen Akku verfügen oder mit Batterien betrieben werden. Ortungssysteme für Fahrzeuge lassen sich hingegen direkt mit dem Bordnetz verbinden und so mit Strom versorgen. Empfänger und Tracker gibt es als kompakte Geräte, die sonst keine weiteren Aufgaben haben als die Bestimmung der aktuellen Position. Oftmals sind GPS-Empfänger aber auch Bestandteil eines komplexen Systems, das die Standortdaten für weitere Funktionen nutzt.

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Quellen:

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