Wie genau ist die GPS-Positionierung?

Es kommt darauf an. GPS-Satelliten senden ihre Signale im Weltraum mit einer gewissen Genauigkeit aus, aber was Sie empfangen, hängt von zusätzlichen Faktoren ab, darunter Satellitengeometrie, Signalblockierung, atmosphärische Bedingungen und Designmerkmale/-qualität des Empfängers.

Beispielsweise haben GPS-fähige Smartphones unter freiem Himmel in der Regel eine Genauigkeit von bis zu 4,9 m (16 Fuß) Radius. Allerdings lässt ihre Genauigkeit in der Nähe von Gebäuden, Brücken und Bäumen nach.

High-End-Benutzer steigern die GPS-Genauigkeit mit Zweifrequenzempfängern und/oder Erweiterungssystemen. Diese ermöglichen eine Echtzeitpositionierung auf wenige Zentimeter genau und Langzeitmessungen im Millimeterbereich.

Viele Dinge können die Genauigkeit der GPS-Positionierung beeinträchtigen. Zu den häufigsten Ursachen gehören:

• Blockierung des Satellitensignals durch Gebäude, Brücken, Bäume usw.

• Innen- oder unterirdische Verwendung

• Von Gebäuden oder Wänden reflektierte Signale („Multipath“)

• Cartoon von GPS-Signalen, die von Gebäuden blockiert und reflektiert werden

Weitaus seltenere Ursachen können sein

• Funkstörungen oder Störungen

• Große Sonnenstürme

• Satellitenwartungen/-manöver führen zu vorübergehenden Lücken in der Abdeckung

• Falsch konstruierte Geräte, die nicht den GPS-Schnittstellenspezifikationen entsprechen

In vielen Fällen funktioniert die GPS-Hardware eines Geräts einwandfrei, aber die Kartensoftware ist fehlerhaft. Beispielsweise werden Benutzer häufig dadurch in die Irre geführt

• Falsch gezeichnete Karten

• Falsch beschriftete Geschäfte und andere Sehenswürdigkeiten

• Fehlende Straßen, Gebäude, Gemeinden usw.

• Falsch geschätzte Straßenadressen

Die Regierung ist bestrebt, GPS mit der im GPS Standard Positioning Service (SPS) Performance Standard festgelegten Genauigkeitsstufe bereitzustellen.

Die Genauigkeitsverpflichtungen gelten nicht für GPS-Geräte, sondern für die im Weltraum übertragenen Signale. Beispielsweise verpflichtet sich die Regierung, das GPS-Signal im Weltraum mit einem täglichen globalen durchschnittlichen Benutzerreichweitenfehler (URE) von ≤2,0 m (6,6 Fuß) und einer Wahrscheinlichkeit von 95 % über alle gesunden Satelliten in Konstellationsslots zu übertragen. Die tatsächliche Leistung ist in der Regel viel besser. Am 20. April 2021 betrug der globale durchschnittliche URE aller Satelliten ≤0,643 m (2,1 Fuß), in 95 % der Fälle.

Um es klar auszudrücken: URE steht nicht für Benutzergenauigkeit. Die Benutzergenauigkeit hängt von einer Kombination aus Satellitengeometrie, URE und lokalen Faktoren wie Signalblockierung, atmosphärischen Bedingungen und Designmerkmalen/-qualität des Empfängers ab.

Das laufende GPS-Modernisierungsprogramm wird die Genauigkeit für zivile und militärische Nutzer weiter verbessern.

Wie bei der Ortung hängt die Geschwindigkeitsgenauigkeit von GPS von vielen Faktoren ab.

Die Regierung stellt das GPS-Signal im Weltraum mit einem globalen durchschnittlichen User Range Rate Error (URRE) von ≤0,006 m/s über jedes 3-Sekunden-Intervall mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 % bereit.

Dieses Maß muss mit anderen Faktoren kombiniert werden, die außerhalb der Kontrolle der Regierung liegen, darunter Satellitengeometrie, Signalblockierung, atmosphärische Bedingungen und Designmerkmale/-qualität des Empfängers, um die Geschwindigkeitsgenauigkeit eines bestimmten Empfängers zu berechnen.

Die GPS-Zeitübertragung ist eine gängige Methode zur Synchronisierung von Uhren und Netzwerken mit der koordinierten Weltzeit (UTC). Die Regierung verteilt die vom US Naval Observatory (USNO) festgelegte UTC über das GPS-Signal im Weltraum mit einer Zeitübertragungsgenauigkeit relativ zur UTC (USNO) von ≤30 Nanosekunden (Milliardstelsekunden), 95 % der Zeit. Dieser Leistungsstandard setzt den Einsatz eines speziellen Zeitübertragungsempfängers an einem festen Standort voraus.

Die Verwendung von zwei GPS-Frequenzen verbessert die Genauigkeit, indem durch die Erdatmosphäre verursachte Signalverzerrungen korrigiert werden. Zweifrequenz-GPS-Geräte sind für den zivilen Einsatz im Handel erhältlich, aufgrund ihrer Kosten und Größe jedoch auf professionelle Anwendungen beschränkt.