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GPS-Empfänger

 
     
  Nutzersegment, Geräte, die Signale der Satelliten des Global Positioning System empfangen, daraus Positions- und Navigationsinformationen berechnen und anzeigen können sowie evtl. die Messgrössen aufzeichnen. Die Hauptkomponenten eines GPS-Empfängers sind: die Antenne mit Vorverstärker, ein Hochfrequenzteil für die Signalverarbeitung, der Mikroprozessor für Kontrolle, Datenerfassung und Navigationsrechnung, ein Datenspeicher, das Bedien- und Anzeigefeld, der Präzisionsoszillator und die Stromversorgung. Häufig sind Antenne und Empfangsteil einerseits sowie Rechner, Datenspeicher, Stromversorgung, Bedien- und Anzeigefeld andererseits in Einheiten integriert.


Eine allgemeine Einteilung erfolgt danach, welche der GPS-Beobachtungsgrössen C/A-Code, P-Code, L1-Trägerphase, L2-Trägerphase empfangen und verarbeitet werden. Die einfachsten und preiswertesten Empfänger nutzen lediglich den C/A-Code. Die erzielbare Genauigkeit ist unter SA-Bedingungen (Selective Availability) für einen einzelnen Empfänger auf 100 m und für den Modus des DGPS auf 2-5 m begrenzt. Seit dem Abschalten von SA am 1. Mai 2000 ist bei ruhigen ionosphärischen Ausbreitungsbedingungen eine Genauigkeit von besser als 15 m erzielbar. Eine Genauigkeitssteigerung auf 0,5-1 m ist durch die Option der trägergeglätteten Codemessung möglich. Hierbei wird das höhere Messrauschen der Codemessungen durch das weit geringere Messrauschen der Trägerphasen im Nutzerempfänger herabgesetzt. Auf eine Lösung der Phasenmehrdeutigkeiten wird dabei verzichtet. Diese Option hat für Anwendungen im Geoinformationswesen weite Verbreitung gefunden.


Für höhere Genauigkeitsansprüche im Zentimeterbereich ist zumindest die Lösung der Trägerphasenmehrdeutigkeiten auf L1 erforderlich. Diese sogenannten Einfrequenzempfänger (C/A Code, L1-Trägerphase) sind für Anwendungen über kurze Entfernungen bis zu etwa 10 km Abstand von einem Referenzempfänger geeignet. Bei stärkeren Störungen der Ionosphäre können aber fehlerhafte Ergebnisse auftreten; auch wird die Lösung der Mehrdeutigkeiten erschwert und verlangsamt. Für höchste Genauigkeitsansprüche, z.B. für geodynamische Fragestellungen, in der Grundlagenvermessung oder beim kinematischen GPS ist die Nutzung eines Zweifrequenzempfängers mit beiden Codes erforderlich.


Die Empfängerentwicklung zeigt eine starke Tendenz zur Miniaturisierung und zu geringerem Stromverbrauch. Hochwertige Systeme werden vielfach als Komplettsensoren mit einer Vielzahl an softwareorientierten Optionen angeboten. GSe
 
 

 

 

 
 
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