GPS und Navigation

Zu meinen wichtigsten Hobby gehört, Alles was mit GPS und Navigation zu tun hat. Bin ein leidenschaftlicher Radfahrer. Stelle mir mit der PC-Software "Garmin-MapSource" Routen zusammen, die ich dann mit meinem Bike abfahre oder auch umgekehrt, interessante Routen die ich abgefahren und mit meinem GPS-Gerät aufgezeichnet habe, stelle ich dann auf verschiedenen Plattformen (z.B. gpsies.com od. gps-tour.info/de), anderen User zu Verfügung. Wenn ich nur aufzeichnen (Tracklog) möchte verwende ich meinen Garmin Forerunner 305 am Handgelenk. Das Gerät ist sehr kompakt und zuverlässig, der Akku reicht für einen Tag. Man darf halt nicht vergessen bei Antritt das Gerät zurückzusetzen und anschliesend zu starten und ein wenig Geduld bis die Sateliten gefunden sind. Ansonsten verwende ich meinen Garmin Oregon 450, ein tolles Gerät. Wäre an und für sich ein Vollwertiges Navi, wenn man die richtigen Karten drauf hat, nur die Sprachausgabe fehlt. Das Gerät ist sehr umfangreich und es gibt eine Webseite für das Oregon, wo die grundlegenden Einstellungen sehr gut beschrieben sind. Der Strom kommt aus zwei AA-Batterien od. Akkus. Man hat auch die Möglichkeit unterschiedliche Karten gleichzeitig am Gerät zu haben, sie müssen nur Unterschiedlichen Profilen zugeordnet sein (z.B. ein Profil für Auto und eines für Wandern) Ich verwende natürlich zum Wandern nur Topographische Karten. Und was das schöne ist, man kann auch die kostenlosen OpenSource-Karten wie openstreetmap, openmtbmap od. velomap verwenden. Man besorgt sich am PC einer der Gratis-Software von Garmin "MapSource od. BaseCamp" installiert die OpenSource-Karten von einzelnen Länder od. ganz Europa. Man kann dann einzelne Länderkacheln auswählen und ans Gerät über USB senden. Man kann am PC Routen, Tracks od Wegpunkte planen und ans Gerät senden und auch umgekehrt. Ich verwende immer das Track-Werkzeug, denn bei einer Route kann es passieren, das die Strecke ein wenig von meiner geplanten Strecke abweicht, weil es vom Navi neu berechnet wird. Eine tolle Sache ist auch, man bei einer Wanderung den Track aufgezeichnet hat und möchte Diesen auswerten, so bietet sich "GarminConnect" an. Einmal registriert und schon kann man seine Tracklogs hochladen, anschauen, auswerten und auch Freunde zu Verfügung stellen und natürlich gratis!

Was ist GPS ?

Global Positioning System (deutsch Globales Positionsbestimmungssystem), offiziell NAVSTAR GPS, ist ein globales Navigationssatellitensystem zur Positionsbestimmung und Zeitmessung. Es wurde seit 1970 vom US-Verteidigungsministerium entwickelt. 1990 erfolgte die Abschaltung der künstlichen Signalverschlechterung (Selective Availability). Mai 2000 auch für zivile Zwecke eine Ortungsgenauigkeit von weniger als 10 Metern erreicht. GPS hat sich als das weltweit wichtigste Ortungsverfahren durchgesetzt und wird in Navigationssystemen genutzt. GPS basiert auf Satelliten, die mit codierten Radiosignalen ständig ihre aktuelle Position und die genaue Uhrzeit ausstrahlen. Aus den Signallaufzeiten können spezielle GPS-Empfänger dann ihre eigene Position und Geschwindigkeit berechnen. Theoretisch reichen dazu die Signale von drei Satelliten aus, mi Denen daraus die genaue Position und Höhe bestimmt werden kann. In der Praxis haben aber GPS-Empfänger keine Uhr, die genau genug ist, um die Laufzeiten korrekt zu messen. Mit den GPS-Signalen lässt sich aber nicht nur die Position, sondern auch die Geschwindigkeit des Empfängers bestimmen. Die Bewegungsrichtung des Empfängers kann ebenfalls ermittelt werden und als künstlicher Kompass oder zur Ausrichtung von elektronischen Karten dienen. bei ruhendem Empfänger ist es nicht möglich, eine genaue Kompassmessung durchzuführen. Setzt sich der Empfänger in Bewegung, steht eine Kompassmessung erst nach kurzer Verzögerung zur Verfügung. Neuere Navigationssysteme verwenden hauptsächlich Magnetometer zur Kompassmessung. Damit ein GPS-Empfänger immer zu mindestens vier Satelliten Kontakt hat, werden insgesamt mindestens 24 Satelliten eingesetzt, die die Erde zweimal in einer mittleren Bahnhöhe von 20.000 km umkreisen.

Auto-Navigationssysteme:

Bei Mobilem Navigationssystemen für Auto, Fahrrad oder Fußgänger handelt es sich um GPS-Geräte, die mit umfangreicher Kartenmaterial-Software ausgestattet sind. Sie ermöglichen meist akustische Richtungsanweisungen. Vor Beginn der Fahrt braucht man lediglich den Zielort od. Postleitzahl Straßenname und Hausnummer eingeben. Im Auto wird bei Festeinbauten ab Werk unterschieden zwischen Systemen, die Sprachausgabe mit Richtungsangaben auf einem LCD (meist im Autoradioschacht) kombinieren, sowie Sprachausgabe mit farbiger Landkartendarstellung, bei welcher der Fahrer besser räumlich sieht, wo er unterwegs ist. In letzter Zeit haben PDA-, Smartphone- und mobile Navigationssysteme starken Zuwachs erhalten. Sie können flexibel in verschiedenen Fahrzeugen schnell eingesetzt werden. Meist wird die Routenführung grafisch auf einem Farbbildschirm mit Touchscreen dargestellt. Auch ist die Verbreitung durch ständig fallende Preise zu erklären. Bei den meisten Festeinbauten ab Werk sowie den neuesten PDA- und PNA-Lösungen werden Verkehrsmeldungen des TMC-Systems, wonach der Fahrer automatisch an Staus oder Behinderungen vorbeidirigiert werden soll, auch mit berücksichtigt. Festeingebaute Systeme sind in der Regel zwar erheblich teurer als mobile Geräte in Form von z. B. PDAs, haben jedoch den Vorteil, dass sie mit der Fahrzeugelektronik gekoppelt sind und zusätzlich Odometrie-Daten wie Geschwindigkeit und Beschleunigung verwenden, um die Position präziser zu bestimmen und auch noch in Funklöchern wie z. B. Tunneln eine Position ermitteln zu können. Der Vorteil der stark zunehmenden Navigation in Autos liegt darin, dass der Fahrer sich ganz auf den Verkehr konzentrieren kann. Auch kann der Treibstoffverbrauch
eingespart werden, wenn alle Fahrzeuge den optimalen Weg wählen. GPS kann auch zur Diebstahlsicherung genutzt werden. Hierzu wird die GPS-Anlage z. B. des Fahrzeuges mit einem GSM-Modul kombiniert. Das Gerät sendet dann, im Falle eines Fahrzeugdiebstahls, die genauen Koordinaten an einen Dienstleister. In Verbindung mit einem PC kann dann z. B. über das Internet sofort die entsprechende Straße und der Ort abgelesen und die Polizei alarmiert werden. Den großen Unterschied macht jedoch heute in miteinander vergleichbaren Systemen weniger die Technik, sondern vielmehr das jeweilige Navigationsprogramm und dessen benutzter Datenbestand aus. So gibt es derzeit von Programm zu Programm noch durchaus Unterschiede in der Routenführung. Je nach Kartenmaterial können sogenannte POIs (Points of Interests) angesteuert werden. Diese Punkte sind mit ihren Eigenschaften (Tankstelle, Raststätte, Restaurant o.Ä.) und ihren Koordinaten auf der Karte gespeichert. Oft steht auch ein Speicher für wichtige Ziele zu Verfügung, welche oft angefahren werden, um Eingabezeit zu sparen. Darüber hinaus werden manche Navigationssysteme mit einem Warndienst für Radarfallen oder Ampelblitzer ausgestattet. Diese warnen allerdings nur vor stationären
Kontrollpunkten, da ein Aktualisieren im Fahrzeug nicht möglich ist und darüber hinaus kein Datendienst zu Verfügung steht, der die Informationen, wie sie oft bei
Blitzerwarnern im Radio vorgelesen werden, überträgt. Außerdem ist der Betrieb derartiger Systeme in Deutschland gemäß § 23 Abs. 1b StVO während der Fahrt auf öffentlichen Straßen verboten. Auch in anderen Ländern, unter anderem in Österreich, ist ein Betreiben solcher Informationsdienste während der Fahrt nicht gestattet. Das Heranziehen solcher Informationen zur Routenplanung ist jedoch legal.

Outdoor-Navigationssysteme:

GPS-Empfänger für die Navigation oder Ortung im Freien sind üblicherweise Handgeräte. Sie können entweder mit einem Armband am Handgelenk oder einfach in der Hand bzw. mit einer Gürtelschlaufe getragen werden. Manche Geräte bieten spezielle Halterungen, mit denen sie am Lenker eines Zweirades (Fahrrad oder Motorrad) befestigt werden können. Einige Hersteller bieten für den Outdoor-Einsatz optimierte Geräte an. Sie zeichnen sich durch ihre robuste Bauweise (wasserdicht, stoßfest) aus. Manchmal werden für den Einsatz im Sonnenlicht besser geeignete transflektive und entspiegelte Displays verwendet. Diese lassen sich auch ohne zusätzliche Hintergrundbeleuchtung benutzen, was zu längeren Betriebszeiten beiträgt.Outdoor-Navigationssystem für die Benutzung zum Wandern oder Segeln
Für blinde und sehbehinderte Menschen gibt es spezielle Navigationssysteme, die ihre Informationen per Sprachausgabe zugänglich machen. Diese Navigationssysteme nutzen ebenfalls die satellitengestützte Navigation über GPS. Die Datenaus- und -eingabe verläuft entweder über eine eigens entwickelte Steuereinheit oder über ein Mobiltelefon.

GPS-Daten und Karten:

Auf vielen Outdoor-Navigationssystemen können digitale, topographische Karten abgespeichert und zum Navigieren verwendet werden. Es lassen sich zwei Arten digitaler Karten unterscheiden: Raster- und Vektorkarten. Rasterkarten bestehen wie Digitalfotos aus vielen kleinen Bildpunkten (Pixeln). Ihr Kartenbild ähnelt dem von Papierkarten, damit wird vielen Anwendern die Orientierung erleichtert. Vektorkarten bestehen dagegen aus Punkten, die mit Linien verbundenen sind. Daraus resultiert ein schematisches Kartenbild. Mit den Elementen einer Vektorkarte sind i.d.R. (im Gegensatz zu Rasterkarten) weitere Informationen verknüpft, z.B. Höhenangaben oder Straßennamen und -Klassifikationen. Mittlerweile haben auch auto-routingfähige, topographische Karten auf Outdoor-Navigationssystemen Einzug gehalten; d.h. nach Eingabe von Start und Ziel berechnet das Gerät wie bei der Kfz-Navigation eine Route entlang des Wegenetzes. Einige Geräte bieten sogar Sprachansagen, mit denen auf den Streckenverlauf hingewiesen wird. Die routingfähigen Karten sind ausschließlich Vektorkarten, bei denen entsprechende Informationen mit dem Straßen- und Wegenetz verknüpft sind. Mittlerweile gibt es auch spezielle Rasterkarten, die mit einem vektoriellen Wegenetz verknüpft und somit routingfähig sind Aufgrund des hohen Preises bietet die Vermarktung von Kartenpaketen ein wichtiges Standbein für die Navigations-Gerätehersteller. Jedoch ist es für einige Geräte bereits möglich, die Geodaten des freien Projektes OpenStreetMap zu nutzen.

Wegpunkte:

Ein Wegpunkt (auch Waypoint) ist im Grunde eine abgespeicherte Ortsinformation. Zu einem Wegpunkt gehören hauptsächlich die Koordinaten in Längen- und Breitengrade, eventuell die Höhe und eine Bezeichnung des Wegpunktes.

Routen:

Eine Route ist wie ein Track aus geographischen Punkten zusammengesetzt. Der Unterschied: Nach dem Übertragen ins GPS-Gerät sucht das Gerät selbstständig eine Verbindung von Punkt zu Punkt, als Luftlinie oder über das gespeicherte Wegenetz einer digitalen Karte. Eine Route ist im GPS-Gerät veränderbar, ein Track meist nicht. Üblicherweise wird eine Route dazu benutzt, um eine Tour zu planen und dann ins GPS-Gerät zu übertragen. Im Allgemeinen werden Routenpunkte nur dort gesetzt, wo Navigationsentscheidungen zu treffen sind (z.B. an Kreuzungen, Abiegepunkten) oder andere wichtige Punkte entlang der Route liegen. Routen geben nur dann den exakten Weg-/Straßenverlauf wieder, wenn Sie über Routing-fähige Karten erstellt worden sind. Dabei sollten Sie aber beachten, dass routingfähige GPS-Geräte den Routenverlauf zwischen den Wegpunkten anhand Ihrer eigenen Intelligenz berechnen (also z.B. die kürzeste oder schnellste Verbindung). Ist ist deshalb von großer Bedeutung wie Sie Ihre Zwischenziele genau festlegen. Wenn Sie Ihr GPS-Gerät dazu zwingen möchten, die Route aus wirklich so zu berechnen wie Sie diese ursprünglich geplant haben, dann sollte Sie einige zusätzliche Zwischenpünkte einfügen. Wenn Sie beispeilsweise Routenwegpunkte nur an den Kreuzungen erstellen, dann hat ein routingfähiges GPS-Gerät oft die Möglichkeit diese Kreuzungen über verschiedene Streckenverläufe zu passieren. Wenn Sie dagegen einen zusätzlichen Punkt auf den Wege bzw. die Straße zwischen den Kreuzungen legen, dann verhindern Sie unerwünschte Streckenneuberechnungen bei routingfähigen GPS-Geräten und stellen sicher, dass Sie auch wirklich so geführt werden wie das Ihrer ursprünglichen Tourenplanung entspricht!

Tracks:

Auch Tracks bestehen aus Positionen (mit entsprechenden Koordinaten) in einer geordneten Reihenfolge, aber die einzelnen Positionen sind fix durchnumeriert und die einzelnen Trackpositionen haben alle das gleiche Symbol. Üblicherweise geben Tracks den exakten Weg- oder Straßenverlauf wieder. Sie können als „Tracklog“, der während einer Tour mitgezeichnet worden ist, von einem GPS-Gerät herunter geladen werden, direkt übernommen oder auch mit geeigneter Pc-Software (z.B. Garmin BaseCamp od. Garmin MapSource) verändert werden. Tracks können aber auch am PC mit der gleichen Software über einfache Mausklicks erstellt und anschließend ins GPS-Gerät übertragen werden. Auch fast alle Touren, die im Internet zum Download (z.B. gpsies.com) angeboten werden, sind Tracks bzw Traglogs. Diese beinhalten den exakten Tourenverlauf sowie ein Höhenprofil.