GPS-Ratgeber, Teil 1

Auf Kurs

Von Martin Heim
10.05.2009 14:59:45

GPS-Navigation ist eine komplexe Sache, auch wenn die modernen GPS-Geräte in der Handhabung immer einfacher werden.

Wer nur von A nach B reisen möchte, benötigt kein Fachwissen über GPS-Navigation; man gibt bequem per Touchscreen die Zieladresse ein und wählt die Art der Streckenführung. Zur Auswahl stehen nur «Kürzeste Strecke» oder «Kürzeste Zeit». Doch beim Motorradfahren ist der Weg das Ziel! Und um ein GPS-Gerät für diese Option optimal einsetzen zu können, muss man verstehen, wie ein GPS-Gerät arbeitet.

Damals und heute
Eigentlich hat sich in Sachen Navigation seit dem Beginn der Seefahrt nicht viel verändert. Damals wurde die Position manuell mit Hilfe der Sterne und eines Sextanten bestimmt. Heute bestimmen GPS-Geräte im Zusammenspiel mit künstlichen Sternen (Satelliten) die Position. 24 Satelliten umkreisen ständig die Erde in festen Umlaufbahnen. Davon sind 21 aktiv, die drei restlichen sind Reservesatelliten.

Anhand der Zeitdifferenz, die das Signal der Satelliten benötigt, um aus dem Weltraum bis zum GPS-Empfänger zu gelangen, kann ein GPS-Gerät die Entfernung zwischen Satellit und GPS-Gerät berechnen. Zusätzlich zu dieser errechneten Entfernung muss das GPS-Gerät dafür auch die Position des Satelliten auf dessen Umlaufbahn kennen. Deshalb senden alle GPS-Satelliten ihren kompletten Satelliten-Fahrplan, die sogenannten Almanach- und Ephemeriden-Daten, zur Erde. Um den kompletten Datensatz zu übertragen, benötigen die Satelliten 12,5 Minuten. Diese werden ständig wiederholt.

Atomzeit, Ephemeriden und Almanach
Die GPS-Satelliten haben die genausten Uhren, die es auf der Erde gibt, an Bord. Ohne eine exakte Zeitbestimmung könnte ein GPS-Gerät auch keine Position bestimmen. Der GPS-Empfänger kennt also die Entfernung zum Satelliten, und durch die Almanach- und Ephemeriden-Daten ist auch die Satellitenlaufbahn bekannt. Durch das Zeitsignal berechnet der GPS-Empfänger die Position des Satelliten zum Zeitpunkt, als das Signal gesendet wurde. Mit diesen Informationen und mindestens vier empfangbaren Satellitensignalen kann ein GPS-Gerät nun jede belie-bige Position auf der Erde bestimmen.

Das kleine Ortungs-Einmaleins
Bei vielen GPS-Geräten wird der Status des Satellitenempfangs angezeigt. Dabei werden meist Balkendiagramme verwendet, um die Signalstärke darzustellen. Ist der Balken leer, erhält das GPS-Gerät zwar ein Signal, kennt aber den Satelliten noch nicht. Ist der Balken gefüllt, hat das GPS-Gerät den Satelliten erkannt. Der Satelliten-Fahrplan wird dann im GPS-Gerät gespeichert. Aber je nachdem, wie viel Zeit vergangen ist, als das GPS-Gerät den letzten Empfang hatte, wird unterschiedlich lange Zeit benötigt, um die Position erneut bestimmen zu können:

  1. War der Empfang des GPS-Signal nur kurz unterbrochen, z.B. durch eine Tunnelfahrt, so spricht man von einer Wiedererfassung des GPS-Signals. Dies dauert nur wenige Sekunden
  2. War das GPS-Gerät 2–6 Stunden ausgeschaltet, und hat sich die Position nicht verändert, ist dem GPS-Empfänger der Ort und die Uhrzeit bekannt und die Almanach- und Ephemeriden-Daten sind noch aktuell. Dann spricht man beim Einschalten von einem Heissstart. Die Positionsbestimmung (engl. position fix) dauert etwa 15 Sekunden
  3. Ist dem GPS-Empfänger die letzte Position bekannt, die Almanach-Daten und die Uhrzeit aktuell, aber die Ephemeriden-Daten veraltet, spricht man vom Warmstart. Die Positionsbestimmung beim Warmstart dauert etwa 45 Sekunden. Je mehr andere GPS-Satelliten seit dem letzten Einschalten am Himmel stehen, desto länger dauert der Warmstart
  4. Sind weder Ephemeriden-, Almanach-Daten noch die letzte Position bekannt, spricht man von einem Kaltstart (cold start). Es müssen zunächst alle Almanach-Daten der Satelliten abgewartet werden. Das gleiche Verhalten zeigen Empfänger, die einige Wochen ausgeschaltet waren, ohne Batterie gelagert wurden oder mehr als etwa 300 km seit dem letzten Positionsfix bewegt wurden. Im letzten Fall müssen natürlich keine Daten abgewartet werden, aber da die Position sich so stark verändert hat, dass die «falschen» Satelliten am Himmel stehen, muss der Empfänger zunächst «blind» nach allen 21 GPS-Satelliten suchen. Bei vielen Geräten lässt sich durch Eingabe des Datums und der ungefähren Position die benötigte Zeit für den Kaltstart verkürzen. Unter Umständen kann bei einem Kaltstart die Positionsbestimmung bis zu 30 Minuten dauern.

Was ist ein Wegpunkt?
Ein Wegpunkt beschreibt anhand von Koordinaten eine bestimmte Position und wird immer mit einem Symbol und einem Namen dargestellt. Auf dem GPS-Gerät werden die Wegpunkte mit Namen und Symbol angezeigt.

Wegpunkte können für die Vorbereitung einer anstehenden Reise genutzt werden: Legen Sie die Ziele fest, welche Sie während der Reise besuchen wollen. Vor Ort z.B. am Abend im Biergarten oder an der Bar des Hotels können Sie die Tour für den nächsten Tag dann mit den vorher erstellten Wegpunkten bequem zusammenstellen. Ein gutes Beispiel ist, alle Alpenpässe als Wegpunkte auf dem GPS-Gerät zu speichern.

Was ist eine Route?
Eine Route ist eine geordnete Liste von Wegpunkten, die zu einem Ziel führen. Dabei stellt jeder Wegpunkt einen Ort dar, an dem die Richtung deutlich geändert werden muss oder ein Zwischenziel von besonderem Wert, z. B. ein Aussichtspunkt. Eine Route besteht aus deutlich weniger Punkten als ein Track. Bei der Darstellung im GPS-Gerät werden die Routenwegpunkte mit Name und Symbol im Display angezeigt. Bei der Luftlinien-Navigation werden die Wegpunkte mit einer geraden Linie verbunden.

Ist auf dem GPS-Gerät eine routingfähige Karte wie z.B. von Garmin der «City Navigator Europa», berechnet das GPS-Gerät mit den Informationen aus der Karte die reale Fahrstrecke zwischen den Routenwegpunkten. Dabei werden für jeden Abbiegevorgang zusätzliche Abbiegepunkte erstellt. Die Gesamtzahl der Punkte einer Route besteht aus den Routen- und Abbiegepunkten. Abhängig vom GPS-Gerät kann eine Route oft nur mit höchstens 200 Punkten beschreiben werden. Sind es mehr, kommt bei der Übertragung von Routen auf das GPS-Gerät die Meldung: «Die Route wurde gekürzt.» Wenn die Route mit dem PC-Programm «Garmin Map Source» erstellt wird, kann dort die Route mit der rechten Maustaste angeklickt werden, und unter Eigenschaften wird die Anzahl der Wegpunkte und Abbiegepunkte ersichtlich.

Was ist ein Track?
Ein Track wird auch als GPS-Log bezeichnet und ist die automatische Aufzeichnung der zurückgelegten Strecke. Ein Track besteht aus ganz vielen automatisch gesetzten Wegpunkten, welche mit geraden Linien miteinander verbunden werden. Die Trackpunkte haben im Gegensatz zu den Wegpunkten keinen Namen und auch kein Symbol. Die Trackpunkte haben jedoch eine fortlaufende Nummerierung.


Es gibt zwei unterschiedliche Track-Typen auf dem GPS-Gerät:

  • ActiveLog: Aktive Aufzeichnung der zurückgelegten Strecke, dieser beinhaltet die Koordinaten, Datum und Uhrzeit (Zeitstempel).
  • SavedLog: Gespeicherter ActiveLog bzw. Tracks, welche vom PC auf das GPS-Gerät übertragen wurden.

Der Track wird nur als Linie auf dem Display dargestellt. Der findet seine Anwendung jedoch auch, wenn keine routingfähige Karte auf dem Rechner installiert ist. Mit einem Track erstellt man manuell am PC die geplante Fahrstrecke im Gegensatz zu der Route, welche mit Hilfe der routingfähigen Karte die Fahrstrecke automatisch berechnet. So kann auch ohne routingfähige Karte sowohl auf dem GPS-Display alsauch auf einer kalibrierten Landkarte der genaue Tourenverlauf dargestellt werden.

GPS-Hardware und Speicheraufteilung

In den GPS-Geräten gibt es für Wegpunkte, Routen und Tracks interne Speicherplätze:

  1. Der AciveLog-Speicher umfasst im Regelfall einen Speicherplatz mit bis zu 10 000 Punkten. Der SavedLog-Speicher hat je nach Gerät zwischen 10 und 20 Speicherplätze für 500–700 Punkte. Wenn der ActiveLog im SavedLog-Speicher abgelegt wird, geht der Zeitstempel verloren, und der bis zu 10 000 Punkte lange ActiveLog wird auf 500–700 Punkte reduziert.
  2. Bei GPS-Geräten mit (Micro)SD-Karte kann der ActiveLog direkt auf der Speicherkarte als GPX-Datei gespeichert werden. Die «klassischen» GPS-Geräte wie das Garmin GPSMap 60 CSX können den ActiveLog als GPX-Datei auf der SD-Karte speichern, aber nicht wieder öffnen. Erst die neue Garmin-GPS-Geräte-Generation wie Zumo, Colorado, Oregon und Edge 605/705 können GPX-Dateien öffnen. Eine sehr praktische Funktion, dadurch können auch ohne PC die Daten zwischen den GPS-Geräten ausgetauscht werden, indem die SD-Karte von einem GPS-Gerät ins andere eingesteckt wird.
  3. Der Wegpunktspeicher umfasst je nach Gerät zwischen 100 und 5000 Punkte, der Routenspeicher zwischen 10 und 50 Speicherplätze. Das oft genutzte Garmin Zumo kann bis 50 Routen speichern und das neue Garmin Nüvi 550 bis zu 10 Routen.

Fortsetzung folgt 
Damit Sie weiter auf Kurs bleiben, erfahren Sie in in der nächsten Folge von «GPS-Navigation leicht gemacht» alles über die Routen- und Track-Erstellung sowie den Unterschied in der Anwendung von Routen und Tracks.

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Gesetzte Wegpunkte Gesetzte Wegpunkte © Touratech
Zu einer Route verbundene Wegpunkte Zu einer Route verbundene Wegpunkte © Touratech
Track-Aufzeichnung: Hunderte automatisch aufgezeichneter Wegpunkte ergeben die tatsächlich gefahrene Strecke wieder, den sogennanten Track Track-Aufzeichnung: Hunderte automatisch aufgezeichneter Wegpunkte ergeben die tatsächlich gefahrene Strecke wieder, den sogennanten Track © Touratech
Blau: berrechnete Route; Grün: Luftlinien Route. Eine Route ist eine geordnete Liste von Wegpunkten, die zum Ziel führen (sollten) Blau: berrechnete Route; Grün: Luftlinien Route. Eine Route ist eine geordnete Liste von Wegpunkten, die zum Ziel führen (sollten) © Touratech
Pässliste: Alle Pässe als Wegpunkte abgelegt Pässliste: Alle Pässe als Wegpunkte abgelegt © Touratech
Die automatisch aufgezeichneten Trackpunkte sichtbar gemacht. Sie werden fortlaufend nummeriert Die automatisch aufgezeichneten Trackpunkte sichtbar gemacht. Sie werden fortlaufend nummeriert © Touratech