Differential-GPS
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.