Lexikon

Navigations-Lexikon

Almanach & Ephemeriden (zum leichteren Verständnis erklären wir beide Begriffe zusammen): Bei GPS erfolgt die Positionsbestimmung durch die hochgenaue Messung der Laufzeit der vom Satelliten ausgestrahlten Nutzdaten zum GPS-Endgerät (z.B. Navi). Das Navi findet bei Sichtkontakt zum Satelliten sofort diese Nutzsignale, muss daraus aber erst berechnen, wie weit der Satellit vom Navi entfernt ist. Die Entfernung kann das Navi nur bestimmen, wenn es die Position des Satelliten am Himmel extrem genau kennt. Diese Position am Himmel wird übertragen in den sogenannten Ephemeriden-Daten. Diese Daten gelten nicht nur für die Gegenwart, sondern auch einige Stunden in die Zukunft. Regelmäßig werden diese Daten aktualisiert und wieder von den Satelliten abgestrahlt. Ein GPS-Gerät, das immer eingeschaltet ist, arbeitet also auch immer mit aktuellsten Ephemeriden-Daten. Nach etwa 2 bis 5 Stunden ohne Satellitenkontakt müssen die Ephemeriden neu geladen werden, bevor die Position der Satelliten bekannt ist und die Position des GPS-Geräts berechnet werden kann.
Der Sirf Instant Fix II-Mechanismus setzt hier an und extrapoliert die Ephemeriden-Daten für einen Zeitraum von 48 bis 72 Stunden. Ein solcher GPS-Empfänger muss also nicht mehr warten, bis er die Ephemeriden-Daten aus dem Satellitensignal gezogen hat (und bis diese übertragen wurden), sondern kann mehr oder weniger sofort mit der Positionsbestimmung beginnen. Nach 72 Stunden ohne Satellitenkontakt braucht aber auch der Sirf-GPS-Empfänger einen kompletten Download der Nutzdaten. TomTom’s Quick-GPS-Fix überträgt die Ephemeridendaten online (über einen internettauglichen PC/Mac oder direkt via GPRS-Datenfunkmodul in den Live-Geräten) an die Navigationsgeräte, damit sparen sich diese ebenfalls die Downloadprozedur.
Die Entfernungsbestimmung ist ein von der Rechenleistung her aufwendiger Prozess. Um ihn zu verkürzen, gibt es die Almanach-Daten. Diese übertragen in Kurzform und verhältnismäßig grob die aktuellen Satellitenpositionen, tragen also nicht zur tatsächlichen Positionsberechnung bei. Sie helfen aber dem GPS-Empfänger, den „Suchbereich“ nach Satelliten einzugrenzen.
Die schnelle Positionsbestimmung aktueller GPS-Empfänger nach dem Einschalten lässt vermuten, dass diese die Almanach-Daten als Hinweis auf die ungefähren Satellitenstandorte nicht mehr benötigen. Wir gehen davon aus, dass sie mit Hilfe von digitaler Signalverarbeitung, Stichproben und „einkreisen“ der vermuteten Satellitenstandorte diese schneller bestimmen können als mit Hilfe der Almanachdaten.

Assisted GPS: „Unterstütztes GPS“, bei dem die für die Positionsbestimmung nötigen Bahndaten der Satelliten (Ephemeriden) nicht über die Satellitennutzsignale empfangen werden, sondern über eine Internet- oder Mobilfunkverbindung. Bekanntestes Beispiel ist TomToms Quick-GPS-Fix, der immer für sieben Tage im voraus die Satellitendaten auf das Navi überträgt. Bei falschen Daten kann es passieren, dass das Navi dann entweder keinerlei Positionsbestimmung mehr durchführt, dass es eine versetzte Position bestimmt (immer um den gleichen Vektor versetzt vom tatsächlichen Standort), oder dass es völlig falsche Postionen und Geschwindigkeiten bestimmt.

Dead Reckoning: Positionsbestimmung ohne Satellitensignal – also in einem Tunnel oder in ‚Großstadtschluchten‘. Erfordert eine Verbindung zu den Datenleitungen des Fahrzeugs, weil Lenkeinschlag und Radumdrehungen gemessen werden müssen.

DGPS: „Differential-GPS“, durch die Einbeziehung von Korrektursignalen hochgenaue Positionsbestimmung. Wird benötigt für hochgenaue Geografie-Anwendungen, beispielsweise für Landvermessungen oder auf Baustellen. In Europa realisiert durch kostenpflichtige Dienste, die Korrekturdaten per Funk oder Internetverbindungen übertragen, oder – wenn es die Anwendung erlaubt – die aufgezeichnete GPS-Daten nachträglich korrigieren. Eine höhere Genauigkeit als normales GPS wird in Europa mit der Einführung von Egnos erreicht.
Normales GPS erreicht unter guten Bedingungen eine Genauigkeit von +/- 5 bis 8 Metern. Mit Egnos erreicht man eine Verbesserung auf +/- 1 bis 3 Meter. Diesen Wert dürften auch die meisten DGPS-Systeme für Verkehrsanwendungen wie beispielsweise die Schifffahrt erreichen, die dann mehr oder weniger überflüssig werden. Ein hochgenaues DGPS-System mit nachträglicher Berechnung der Koordinaten erreicht eine Genauigkeit von +/- 10 Zentimetern.

DOP: „Dilution of Precision“, die Ungenauigkeit der Positionsbestimmung durch eine ungünstige geometrische Anordnung der empfangbaren Satelliten am Himmel. Je weiter die zur Berechnung der Koordinaten herangezogenen Satelliten auseinander liegen, desto genauer wird die berechnete Position. Eine größere Fehlerquelle sind jedoch Störungen in der Ionosphäre, die in Europa durch Egnos neutralisiert werden soll.

Egnos: Europäisches Warn- und Korrektursystem für GPS. Wurde in erster Linie entwickelt, um vor Ausfällen des GPS-Systems in Europa zu warnen. Der Ausfall eines einzelnen Satelliten kann extreme Folgen haben: Wenn dem Autopiloten eines Flugzeugs eine völlig falsche Position untergeschoben wird, könnte sein Korrekturversuch in einem Gebirge enden. Egnos soll deswegen innerhalb von sechs Sekunden nach Eintritt eines Zwischenfalls die GPS-Anwender vor ungenauen Positionsbestimmungen warnen. Es erhöht außerdem die Genauigkeit der Positionsberechnung, in erster Linie aber nur für Wasser- und Luftfahrzeuge.

EPT: „Enhanced Positioning System“, ein Mechanismus für die Positionsbestimmung, wenn das Navi keinen Satellitenkontakt hat. Dafür müssen im Navi Sensoren eingebaut sein, die die Verzögerung und Beschleunigung des Fahrzeugs messen. Wird bei portablen Navis derzeit nur verwendet beim TomTom Go 930, 940 und 950.

Fahrspurassistent: Eine Funktion im Navigationsgerät, die dem Fahrer zeigt, wie er sich am besten einordnet. Sollte grundsätzlich nicht nur die nächste, sondern – falls diese so nah ist, dass sie fürs Einordnen relevant ist – auch die übernächste Abbiegung berücksichtigen.

Fix: Positionsbestimmung des GPS-Empfängers. Man sagt ‚die Position ist gefixt‘, sobald das Gerät nach dem Einschalten seinen Standort bestimmt hat. Die früher geläufige Unterscheidung 2D-Fix (über die Signale von drei Satelliten, ohne Möglichkeit zur Bestimmung der Höhe) und 3D-Fix (laufende Auswertung von vier oder mehr Satelliten, mit Höhenbestimmung) ist heute nicht mehr relevant.

FM-Transmitter: Ein winziger UKW-Sender im Navi, der Navigationsansagen und MP3-Musik an das Autoradio überträgt. Aufgrund von Vorgaben der Bundesnetzagentur darf ein FM-Transmitter keine „Leersignale“ bzw. Pausen zwischen zwei Ansagen übertragen, so dass die Übertragung ausschließlich von Navigationsansagen bei aktuellen Geräten nicht mehr möglich ist. [Update: Zwischenzeitlich ist eine neue Version des maßgeblichen Standards EN 301 357 aus dem Jahr 2009 in Kraft, und die besagt, dass ein Sender bis zu 60 Sekunden „nachlaufen“ darf. Es wäre also theoretisch möglich, alle 55 Sekunden einen winzigen sehr leisen „Piep“ zu senden, damit der UKW-Sender „dauernd“ arbeiten kann.]

Galileo: Das europäische Satelliten-Navigationssystem für die Positionsbestimmung. Wurde bis heute nicht ernsthaft begonnen, weil die beteiligten Firmen keine Möglichkeit sahen, ihre Investitionen irgendwann wieder hereinzubekommen.

Geocaching: Eine unterhaltsame Schatzsuche oder Schnitzeljagd mit GPS-Unterstützung. Man sucht anhand von Koordinaten aus dem Internet einen „Schatz“, den jemand anders an einem mehr oder ungewöhnlichen Platz gut versteckt hat. In einem kleinen Büchlein dokumentiert man, was man aus dem Schatz entnimmt. Zu den Spielregeln gehört, dass man etwas für den nächsten Sucher hinterlässt.

Glonass: Satellitennavigationssystem, das vom russischen Militär betrieben wird. Nach aktuellsten Angaben etwa ab 2014 in Betrieb – wenn überhaupt. Glonass wird theoretisch auf 24 Satelliten basieren.

GPS: System für die Positionsbestimmung anhand der Laufzeiten von Satellitensignalen zu einem Empfänger auf der Erdoberfläche oder in Erdnähe. Das einzige bisher funktionsfähige System ist das US-amerikanische seit 1995 laufende Projekt „Navstar-GPS“ (Navigational Satellite Timing and Ranging). Die Benutzung von GPS in der unter DGPS beschriebenen Qualitätsstufe ist kostenlos.

GPRS: Etwas ganz anderes als GPS, denn GPRS ist ein Standard für Datenübertragungen per Handy. Manche Navigationssysteme beinhalten ein GPRS-Modul, um Daten mit einer Datenzentrale auszutauschen. Beispiele sind die Live-Modelle von TomTom und Navigon sowie das Garmin nüvi 1690 und das Medion GoPal P4635.

HD-Traffic: Ein proprietärer Verkehrsinformationsdienst des niederländischen Herstellers TomTom, bei dem die Infos nicht per UKW und RDS an das Navi gesendet werden, sondern per GPRS-Datenverbindung. HD-Traffic erreicht eine bessere Genauigkeit als TMC und TMC Pro, weil zusätzlich anonymisierte Handy- und Fahrzeugsbewegungsdaten verwendet werden. Nach Aussage von Kurt Petersdorff, Executive Manager bei TomTom, sind die Fahrzeugbewegungsdaten (Floating Car Data)* für die Stau-Berechnungen als Datenquelle mittlerweile wichtiger als das aus Vodafone-Daten berechnete Floating Phone Data, bei dem die Bewegungen von telefonierenden bzw. datenübertragenden Handys von einer Funkzelle zur anderen ausgewertet werden.
* Fachlich genau müsste man von Gerätebewegungsdaten (Floating Device Data) sprechen, bei einem im Fahrzeug montierten Navi kommt das aber auf das gleiche raus.

Höhe über dem Meeresspiegel: Synonym für ‚Höhe/Meter über Normalnull (m über NN)‘ oder seit 1993 ‚Meter über Normalhöhennull (m ü. NHN)‘. Möchte man die absolute Höhe eines Punktes (ein Kirchturm oder auch eine Bergspitze) bestimmen, wird meist die Höhe dieses Punkts über dem Meeresspiegel benutzt. In Deutschland benutzt man den Pegel von Amsterdam als Referenzpunkt, da man sich 1875 an das niederländische System angeschlossen hat. Deutscher Vergleichspunkt war die Berliner Sternwarte, an der eine Markierung einen Punkt exakt 37 Meter über dem Amsterdamer Pegel festlegte.
Die Referenzpegel von Frankreich und der Schweiz befinden sich in Marseille, der von Österreich im 1875 zur K.-u.-K.-Monarchie gehörenden Triest. Im Mittelmeer sind die mittleren Pegel niedriger, so dass beispielsweise eine Messung des Ulmer Münstes nach österreichischem System (genannt ‚Höhe über Adria‘) ein um 22 cm größeres Ergebnis bringt und eine schweizer Messung (‚Meter über dem Meer‘ oder ‚m ü. M.‘) ein um 27 cm größeres Ergebnis.

Latest Map Garantie: Garantie einiger Navi-Hersteller, dass der Kunde während eines bestimmten Zeitraums nach dem Kauf eines Navis die beim Kauf aktuellste Karte kostenlos per Download beziehen und auf sein Navi übertragen kann. Jede der Kartengarantien erfordert eine schnelle Internetanbindung, weil im Regelfall 2 bis 4 GByte Daten übertragen werden.

Lithium-Ionen-Akku: Energiespeicher dieses Typs werden in fast jedem Navi verwendet. Diese Akkus bieten von allen gebräuchlichen Typen die höchste Energiedichte und sind fast absolut immun gegen den Memory-Effekt. Mit der Zeit sinkt aber die Kapazität eines Li-Ion-Akkus, ohne dass man diesen Effekt irgendwie beeinflussen oder stoppen könnte. Hohe Temperaturen, wie sie beispielsweise im Sommer im abgestellten Fahrzeug auftreten können, beschleunigen den Kapazitätsverlust. Auch bei guter Pflege sinkt die Restkapazität eines Akkus nach drei Jahren auf etwa die Hälfte.
Dieser Kapazitätsverlust ist eine produktspezifische Eigenheit eines Li-Ion-Akkus und kein Defekt, so dass in diesen Fällen auch keine Gewährleistung greift. Die meisten Hersteller verwenden in ihren Geräten fest eingebaute Industrieakkus, die ein geübter Bastler oder eine Werkstatt leicht wechseln kann.

Logger: Gerät für die Bestimmung und automatische Protokollierung von Positionsdateien. Die Daten können später per Internet (v.a. Google Earth) ausgewertet werden.

MCX und MMCX: Standardisierte Buchsen, mit denen externe GPS-Antennen an Navis angeschlossen werden können. Achtung: Manche Hersteller bauen in ihre Geräte zwar standardisierte MCX- oder MMCX-Buchsen ein, benutzen allerdings statt des üblichen „weiblichen“ Buchse den „männlichen“ Stecker. Dann benötigen Sie zum Anschluss einer GPS-Antenne zusätzlich einen Adapter. Wir weisen in unseren Tests explizit darauf hin, wenn statt der Buchse ein Stecker im Gerät eingebaut ist.

Panaroma View: Eine dreidimensionale Darstellung des Geländes, in der man beispielsweise den Straßenverlauf durch Täler und über Berge relativ genau verfolgen kann.

Premium-TMC: Oberbegriff für Verkehrsinformationsdienste privater Anbieter, die zur Kostendeckung gebührenpflichtig sind. Der bekannteste Premium-TMC-Service ist das deutsche TMC Pro. Es gibt außerdem noch Navteq Traffic in Nordamerika, Touring Mobilis in Belgien, die Firmen Trafficmaster und Itis in Großbritannien, Infoblu in Italien, ViaMichelin in Frankreich sowie Destia Traffic in Dänemark, Norwegen, Schweden und Finnland.

SBAS: Allgemeiner Begriff für Korrektursysteme für die Positionsbestimmung per Satellit, umfasst unter anderem Egnos in Europa und WAAS in Nordamerika.

Selective Availability: Künstliche Ungenauigkeit der Positionsbestimmung im Bereich von +- 100 Metern durch ‚verrauschen‘ der Satellitennutzsignale mit falschen Zeitinformationen. Am 1. Mai 2000 wurde unter dem damaligen US-Präsident Bill Clinton die künstliche Ungenauigkeit abgeschaltet. Leider kursieren – vielleicht auch durch Galileo-Lobbyisten – sehr viele Falschinformationen über SA.
Die US-Regierung hat mehrfach bekräftigt, SA nicht mehr zu aktivieren, denn im gleichen Moment würde die weltweite Luft- und Schifffahrt zusammenbrechen.
Außerdem ist es technisch definitiv nicht möglich, über einem einzelnen ‚Schurkenstaaten‘ die GPS-Genauigkeit zu verschlechtern. Eine absichtliche Ungenauigkeit von GPS kann man nur global oder gar nicht aktivieren. Es bringt auch nichts, in einem Schurkenstaat den GPS-Empfang zu verschlechtern, weil die Schurken – salopp ausgedrückt – ja sowieso wissen, dass sie einfach nur in Richtung der Angreifer schießen müssen. Die einzige Bedrohungssituation bei der eine Manipulation von GPS durch die USA denkbar wäre, wäre ein Angriff auf die USA mit Flugkörpern großer Reichweite. Bei den dann sicher verwendeten atomaren, biologischen oder chemischen Waffen ist eine Ungenauigkeit von 100 oder auch 1000 Metern aber völlig belanglos. Die aktuelle Bedrohungssituation sieht nicht einmal Raketen mit großer Reichweite von Schurkenstaaten vor.


Sirf: Bis vor kurzem wichtigster Hersteller von GPS-Chipsätzen. Bis 2007 technologisch führend, aufgrund finanzieller Probleme im Februar 2009 vom Chipproduzenten CSR übernommen.

Tag- und Nacht-Modus: Am Tag muss die Kartendarstellung möglichst hell und kontrastreich sein. In der Dunkelheit würde ein heller Bildschirm aber blenden, deswegen sollte das Display nachts automatisch dunkler werden und weniger kontrastreiche Farben verwenden. Diese Umschaltung erfolgt entweder je nach Bedarf durch den Anwender oder automatisch. Die billige Variante einer solchen Automatik ist die Umschaltung entsprechend dem Sonnenauf- und -untergang, diese Information lässt sich leicht anhand der eigenen Koordinaten und des Datums berechnen. Die teurere Variante ist ein eingebauter Lichtsensor, der auch erkennt, wenn man in einen Tunnel einfährt.

TMC: Verkehrsinformationsservice, der Verkehrsbehinderungen und -störungen meldet. TMC-Daten werden unhörbar mit den UKW-Signalen der Hörfunkprogramme gesendet. Ein TMC-Empfänger ist ein winziges UKW-Radio, das keine Musik wiedergibt, sondern nur die Verkehrsinformationen empfängt, verarbeitet und an das Navi weitergibt. TMC ist grundsätzlich kostenlos und wird außer von allen öffentlich-rechtlichen Senderketten auch von einigen Privatsendern wie Antenne Bayern ausgestrahlt.
TMC wird – in sehr unterschiedlichen Qualitäten – in den folgenden Ländern gesendet: Deutschland, Österreich, Schweiz, Italien, Spanien, Dänemark, Norwegen, Schweden, Niederlande, Belgien und in der Tschechei.

TMC Pro: Mittlerweile umbenannt in „Navteq Traffic“. Privater Verkehrsinformationsdienst, der nicht nur aktuelle Staus meldet, sondern den Zeitverlust der Übertragungskette kompensiert durch eine Prognose der nächsten 20 oder 30 Minuten, die auf verkehrswissenschaftlichen und mathematischen Erfahrungswerten basiert. TMC Pro ist nominell kostenpflichtig, die Gebühr ist aber bei jedem Gerät im Kaufpreis enthalten. Sie wird also vom Navi-Hersteller an den Produzenten von TMC Pro, die Navteq Service GmbH, abgeführt. TMC Pro wird wie TMC im RDS-Datenstrom ausgestrahlt, allerdings nur von einigen privaten Radiosendern. Weil TMC Pro kostenpflichtig ist, fällt er in die Gruppe der Premium-TMC-Dienste.
Mittlerweile gibt es einige Navi-Hersteller, die ihre Geräte nur mit normalem TMC ausstatten und TMC Pro (bzw. andere Premium-TMC-Dienste) gegen Bezahlung freischalten. Falk liefert seine aktuellsten Geräte mit einer TMC-Pro-Testlizenz aus, die die ersten drei Monate ab der Inbetriebnahme den Gebrauch von TMC Pro ermöglicht. Anschließend funktioniert TMC Pro nur nach Bezahlen einer einmaligen Gebühr, ansonsten verarbeitet das Gerät nur noch das freie TMC.

UTC: „Universal Time Coordinated“, der moderne Nachfolger der Greenwich Mean Time, eine für die ganze Welt einheitliche Zeitzone. Die Mitteleuropäische Zeit ist UTC +01.00 Stunden (im Winter). UTC wird auch im Nutzsignal der GPS-Satelliten übertragen, zur MEZ müssen wir eine Stunde hinzurechnen. Im Sommer müssen wir für die Mitteleuropäische Sommerzeit (MESZ) zwei Stunden hinzurechnen.

WAAS: Korrektursystem für Navigationssatelliten in Nordamerika. Das Gegenstück zum europäischen Egnos, jedoch seit Juni 2003 funktionsfähig.

WGS-84: Das „World Geodatic System 84“ ist ein mehr oder weniger grobes Hilfsmodell, um die nicht exakt kugelige Oberfläche der Erde mit Koordinaten exakt beschreiben zu können. Die Erde ist am Äquator fetter als von Pol zu Pol, der Unterschied beträgt im Durchmesser ziemlich genau 42 Kilometer. In erster Linie durch Gravitationsunterschiede (unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Massen pro Volumeneinheit und deswegen unterschiedlicher Gravitation) wird die Erde Form der Erde weiter ‚verzerrt‘. Effekte der Erdrotation auf die Wasseroberflächen machen die Erde zusätzlich ‚unrund‘. WGS 84 ist ein Geoid (eine abgeflachte Kugel bzw. eine dreidimensionale Ellipse) der die Form der Erde relativ gut nachahmen soll. Die von einem GPS-Gerät bestimmte Höhe über dem Meeresspiegel (siehe dort) ist tatsächlich ’nur‘ die Höhe über dem Geoid, der als methematisches Hilfsmodell dient, den unterschiedlichen Meereshöhen aber ziemlich nahe kommt. Zusätzlich haben unterschiedliche Geoide manchmal auch unterschiedliche Nullpunkte. Benutzt man ein GPS-Gerät zur Positionsbestimmung, dürfte dieses immer das Standardformat WGS-84 benutzen, was für Einheitlichkeit bürgt.

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