Differential-GPS (DGPS): Funktionsweise, Aufbau und Korrekturmethoden

Differential-GPS (DGPS) für höhere Genauigkeit

Differential-GPS (DGPS) ist ein System, das GPS-Empfängern Korrekturen zu den von GPS-Satelliten empfangenen Informationen bietet, um eine höhere Genauigkeit bei der Positionsberechnung zu erzielen. Es wurde hauptsächlich aufgrund der Einführung der Selective Availability (SA) entwickelt.

Der Grundgedanke ist, dass die durch GPS verursachten Fehler auf Empfänger, die nahe beieinander liegen, in gleicher Weise (oder sehr ähnlich) wirken. Die Fehler sind bei nahegelegenen Empfängern stark korreliert.

Funktionsweise der DGPS-Korrektur

Eine feste GPS-Empfängerstation am Boden (Referenzstation) kennt ihre Position sehr genau auf Basis anderer technischer Verfahren. Sie nutzt die vom GPS-System angegebene Position und kann so die durch das GPS-System verursachten Fehler im Vergleich zu ihrer im Voraus bekannten Position berechnen.

Die Referenzstation überträgt die Fehlerkorrektur an nahegelegene Empfänger. Diese können dadurch die Fehler, die das System im Bereich der Übertragung der GPS-Signale der Referenzstation verursacht, korrigieren.

Aufbau des DGPS-Systems

Die Struktur des DGPS setzt sich wie folgt zusammen:

Überwachte Station (Referenz)

Diese Station kennt ihre Position mit sehr hoher Präzision und umfasst:

• Einen GPS-Empfänger.
• Einen Mikroprozessor zur Berechnung der Fehler des GPS-Systems und zur Erstellung der Nachricht, die an die Benutzer-Empfänger gesendet wird.
• Einen Sender für die Einrichtung einer unidirektionalen Datenverbindung zu den Benutzer-Empfängern.

Benutzer-Ausrüstung

Diese besteht aus einem DGPS-Empfänger (GPS-Empfänger plus Datenempfangseinheit von der überwachten Station).

Methoden zum Erhalt von DGPS-Korrekturen

Es gibt mehrere Möglichkeiten, DGPS-Korrekturen zu erhalten. Die gebräuchlichsten sind:

1. Empfang über Funk: Über einen dafür vorgesehenen Kanal, wie RDS bei einem UKW-Sender.
2. Download über das Internet oder drahtlose Verbindung.
3. Bereitstellung durch ein Satellitensystem: Systeme wie WAAS in den USA, EGNOS in Europa und MSAS in Japan sind dafür entwickelt und kompatibel.

Arten von Korrekturen in den Nachrichten

Die an die Empfänger gesendeten Nachrichten können Korrekturen von zwei Arten enthalten:

• Eine unmittelbare Korrektur auf die Position: Dies hat den Nachteil, dass sowohl der Anwender als auch die Überwachungsstation dieselben Satelliten nutzen müssen, da die Korrekturen auf denselben Satelliten basieren.
• Eine Korrektur, die auf die Pseudo-Entfernungen jedes sichtbaren Satelliten angewendet wird: In diesem Fall kann der Benutzer...

Korrigierbare Fehlerquellen mit DGPS

Mit DGPS können Fehler teilweise korrigiert werden, die verursacht werden durch:

• Selective Availability (seit dem Jahr 2000 entfernt).
• Vermehrung durch Ionosphäre und Troposphäre.
• Fehler in den Satellitenpositionen (Ephemeriden).
• Fehler, die durch Probleme in der Satellitenuhr verursacht werden.