Wie messen Sie Ihren Standort mit GPS?

Das Global Positioning System, kurz GPS, ist seit mehr als 20 Jahren Teil unseres täglichen Lebens. Wir können einfach in unsere mobilen Geräte eingeben oder sagen, wo wir hinwollen, und das Gerät plant dann in wenigen Sekunden eine Route für uns. Wir können sogar unsere Route anpassen, um Verkehr, Autobahnen oder Mautgebühren zu umgehen. Es macht jede Stadt zu unserer Heimatstadt, indem es uns ermöglicht, uns so einfach wie die Einheimischen fortzubewegen.

GPS besteht aus 31 Satelliten, die sich in einer Umlaufbahn in einer Entfernung von etwa 20.200 Kilometern (etwa 12.550 Meilen) über der Erde befinden. Siebenundzwanzig dieser Satelliten sind derzeit in Betrieb, die anderen werden als Backup-Satelliten genutzt. Die Satelliten umkreisen die Erde zweimal am Tag, und ihre Umlaufbahnen sind so angeordnet, dass man von fast jedem Punkt der Erde aus mindestens vier von ihnen sehen kann. Sie brauchen mindestens vier Satelliten, um Ihre Position zu bestimmen, aber mehr sind besser.  

Jeder dieser Satelliten hat mehrere Atomuhren an Bord. Diese Uhren messen die Zeit sehr genau (auf drei Milliardstel Sekunden genau) und werden regelmäßig durch noch genauere Atomuhren am Boden korrigiert. Sie müssen synchronisiert werden, weil die genaue Zeit die Grundlage der GPS-Ortungs- und Navigationsdienste ist. Die GPS-Satelliten senden ständig Signale mit ihrer Zeit und Position über der Erde aus. Der GPS-Empfänger in Ihrem Mobilgerät vergleicht die Zeitsignale, die er von den Satelliten empfängt, mit seiner internen Uhr. Da Ihr Gerät die Lichtgeschwindigkeit kennt und weiß, wann die Signale gesendet und empfangen wurden, kann es die Entfernung zu den einzelnen Satelliten berechnen und so Ihren Längen- und Breitengrad sowie Ihre Höhe bestimmen.

Das GPS von heute

Das heutige GPS ist so genau, dass es Ihre Position bis auf 4,9 Meter genau bestimmen kann. Moderne Handys mit fortschrittlicher Elektronik und unter Verwendung zusätzlicher Signale und Nachbearbeitung können die GPS-Präzision jedoch noch weiter erhöhen.

Sobald Ihr mobiles Gerät Ihren Breitengrad, Längengrad und Ihre Höhe berechnet hat, kann es Ihre Position auf einer sorgfältig erstellten Straßenkarte einblenden, die von der Software des jeweiligen Unternehmens erstellt wurde, das Sie verwenden. Diese Karte ist das, was Sie sehen, während Sie unterwegs sind. Die Anbieter von Navigationsdiensten aktualisieren ihre Karten mit Verkehrsinformationen und schlagen mithilfe künstlicher Intelligenz andere Routen vor. 

GPS wird auch für alle anderen Zwecke eingesetzt, für die Sie Standortdienste benötigen, z. B. für die Landvermessung, für Such- und Rettungseinsätze, für die Verfolgung von Sendungen und Wildtieren und sogar für Volkszählungen.

 Genaue Zeit und Frequenz

Mit einer Konstellation von Atomuhren, die überall auf der Welt zu sehen sind, kann GPS auch dazu verwendet werden, genaue Zeit- und Frequenzsignale zwischen entfernten Standorten zu vergleichen, indem jeder Standort gleichzeitig seine Uhren mit denselben Satellitenuhrsignalen vergleicht und die Daten dann untereinander austauscht. Diese Methode, die als Common-View-GPS bezeichnet wird, wird vom National Institute of Standards and Technology verwendet, um die Uhren an anderen Standorten zu messen und zu justieren, um sicherzustellen, dass andere Standorte eine genaue Zeit haben. Hersteller von Geräten und Atomuhren nutzen diese Signale, um die Zeit- und Frequenzgenauigkeit und -stabilität ihrer Hardware zu testen, und Finanzhändler verwenden sie unter anderem für die Zeitmessung und Zeitstempelung von Transaktionen.

Genaue Entfernungsberechnung mit GPS bei Aktivitäten mit geringer Geschwindigkeit

In den letzten 10 Jahren hat sich die GPS-Technologie durch die Verbreitung von

Verbreitung von intelligenten Geräten mit GPS-Fähigkeit. GPS wurde eingeführt als Methode zur

zur Unterstützung von Ortung und Navigation eingeführt und wird auch heute noch am häufigsten für diese Technologie verwendet.

Viele bedenken vielleicht nicht, dass GPS für eine Vielzahl unterschiedlicher Zwecke eingesetzt werden kann. GPS

Technologie kann verwendet werden, um die Entfernung einer Aktivität (Laufen, Gehen, Radfahren usw.) zu berechnen

um Anwendungen zu entwickeln, die Bewegung und einen gesunden Lebensstil fördern. Die genaue Berechnung dieser Entfernung

ist aufgrund der Fehlerquote bei GPS-Standortmessungen und der geringen Geschwindigkeit

niedrigen Geschwindigkeit vieler Aktivitäten. In dieser Arbeit stelle ich Methoden zur Berechnung der zurückgelegten Entfernung

vor, die diesen Fehler reduzieren und eine genaue Entfernungsberechnung ermöglichen. Außerdem stelle ich eine

Anwendung vor, die diese Entfernungsberechnung nutzt, um Kinder zu mehr

aktiv zu werden.