GPS vs. GNSS: was ist der Unterschied?

Wenn Sie jemals ein Satellitennavigationsgerät, eine Smartphone-Karte oder ein Präzisionsnavigationsgerät verwendet haben, sind Ihnen wahrscheinlich die Begriffe GPS und GNSS. Die Begriffe werden oft synonym verwendet, aber sie bedeuten nicht dasselbe. Es kann sogar entscheidend sein, den Unterschied zu verstehen, wenn Sie in Branchen wie Vermessung, Automobilprüfung, Luftfahrt oder Geodatenanalyse arbeiten. 

In diesem Beitrag erklären wir Ihnen, was GPS und GNSS wirklich sind, wie sie funktionieren und warum die Unterscheidung in Bezug auf Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Leistung wichtig ist. 

GPS steht für Globales Positionsbestimmungssystem. Es ist ein Satellitennavigationssystem, das von der Regierung der Vereinigten Staaten entwickelt wurde, ihr gehört und von ihr betrieben wird. 

• Ursprünge? GPS wurde ursprünglich in den 1970er Jahren für militärische Zwecke entwickelt und ist seit den 1990er Jahren voll einsatzfähig. 

• Wie funktioniert das? Ein Netz von mindestens 24 operationellen Satelliten, die die Erde umkreisen, sendet Signale an GPS-Empfänger auf dem Boden. Durch die Berechnung der Zeit, die jedes Signal benötigt, um anzukommen, kann der Empfänger seine Entfernung zu jedem Satelliten bestimmen und seine Position triangulieren. 

• Deckung? GPS bietet eine weltweite Abdeckung, aber alle Satelliten des Systems werden von den USA betrieben. 

GPS ist ein Satellitennavigationssystem, das aus den USA stammt. Es ist nicht das einzige, das es gibt.

GNSS steht für Globales Navigationssatellitensystem. Dies ist der Oberbegriff für jede Satellitennavigationssystem. Der Unterschied zwischen GPS und GNSS ist also, dass GPS ein Typ eines GNSS-Systems - auch als Konstellation bezeichnet.  

Entscheidend ist, dass GNSS sich beziehen kann auf alle das Zusammenwirken der verschiedenen Konstellationen. 

Zu den wichtigsten GNSS-Konstellationen gehören: 

• GPS (USA) 

• GLONASS (Russland) 

• Galileo (Europäische Union) 

• BeiDou (China) 

• QZSS (von Japan entwickelt, um das GPS in den Regionen Asiens und Ozeaniens zu verbessern) 

• NavIC (Indien, regional) 

Ein GNSS-Empfänger kann Signale aus mehreren Konstellationen nutzen, oft sogar gleichzeitig. Ein GPS-Navigationssystem hingegen kann nur Signale aus der GPS-Konstellation nutzen. 

GNSS ist die umfassendere Kategorie. GPS ist nur ein Mitglied der GNSS-Familie.  

Sowohl GPS als auch GNSS werden zur Bereitstellung von Positionsdaten für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Sie könnten die Position eines Autos auf einer Teststrecke verfolgen, wenn Sie dessen autonome Notbremssysteme testen, oder Vermessungsdaten während einer Luftvermessung georeferenzieren. Die Entscheidung, ob Sie GPS oder GNSS verwenden, hängt von der Genauigkeit und Redundanz ab, die Sie für Ihre Anwendung benötigen. 

Bei der Positionsbestimmung bedeuten mehr Satelliten im Allgemeinen bessere Ergebnisse. GNSS-Empfänger mit mehreren Konstellationen können Satelliten aus mehreren Konstellationen erkennen, was die Satellitengeometriedie relative Positionierung der Satelliten am Himmel. Eine bessere Satellitengeometrie führt zu einer geringeren Positionsverdünnung der Präzision (PDOP) und eine höhere Genauigkeit der Position.Ein reiner GPS-Empfänger kann beispielsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt 8 bis 12 Satelliten verfolgen. Ein GNSS-Empfänger, der GPS, Galileo und GLONASS verwendet, könnte mehr als 20 Satelliten auf einmal verfolgen.  

Das soll nicht heißen, dass reine GPS-Systeme schlecht funktionieren. Die GPS-Konstellation ist so konzipiert, dass sie global funktioniert, und das tut sie auch. Die Verwendung mehrerer Konstellationen kann jedoch eine noch höhere Präzision bieten als die Verwendung von GPS allein und bietet zudem Redundanz. In Umgebungen mit GNSS-Problemen, in denen Gebäude, Bäume oder das Gelände einige Signale blockieren können, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass Sie genügend Satelliten sehen, um eine genaue Position zu berechnen, wenn Sie mehr Satelliten sehen können. 

Wenn Sie sich ausschließlich auf GPS verlassen, hängt Ihre Ortungsfähigkeit vom Zustand, der Wartung und den politischen Entscheidungen des Systems eines einzelnen Landes ab. Auch wenn GPS extrem robust ist, kann es dennoch zu Ausfällen oder Signalverschlechterungen kommen, sei es geplant (für Wartungsarbeiten) oder aufgrund unerwarteter Ereignisse. GNSS mildert dieses Risiko, indem es auf mehrere Systeme zurückgreift. Wenn bei einer Konstellation Probleme auftreten, kann Ihr Empfänger weiterarbeiten, indem er sich auf andere Systeme verlässt. Bei Fahrzeugtests oder in der Präzisionslandwirtschaft kann GNSS beispielsweise für eine verbesserte Genauigkeit und Zuverlässigkeit in gemischten städtischen und ländlichen Umgebungen sorgen. 

Brauchen Sie immer GNSS? Nicht unbedingt. Für die gelegentliche Navigation ist GPS mehr als ausreichend. Die zusätzliche Präzision und Redundanz von GNSS kommen ins Spiel, wenn: 

• Sie benötigen Genauigkeit im Zentimeterbereich (z. B. mit RTK-Korrekturen). 

• Sie arbeiten in Umgebungen, in denen die Satellitensichtbarkeit eingeschränkt ist. 

• Sie können sich keine Ausfallzeiten aufgrund von Signalverlusten leisten. 

GNSS ist von entscheidender Bedeutung für fast jeder Navigations- und Positionierungssystem, das auf der ganzen Welt eingesetzt wird. Von autonomen Fahrzeugen bis hin zur Erprobung der Fahrzeugdynamik in Hochleistungssportwagen bietet GNSS hoch genau und äußerst zuverlässig Positionsdaten - in den meisten Fällen. 

Es ist erwähnenswert, dass GNSS allein, selbst bei Verwendung mehrerer Konstellationen, seine Grenzen hat. Wenn das Signal vollständig verloren geht (z. B. in einem Tunnel), nimmt die Genauigkeit schnell ab.Und wie bei jedem System kommt es im Laufe der Zeit zu einer gewissen Drift, da sich kleine Fehler in den Berechnungen, mit denen die Daten in eine Position umgewandelt werden, summieren. 

Deshalb sind viele High-End-Ortungssysteme, wie das OXTS RT3000 v4kombinieren GNSS mit einer Trägheitsnavigationssystem (INS). Das INS nutzt Beschleunigungsmesser und Gyroskope, um die Bewegung bei GNSS-Ausfällen zu verfolgen und die Genauigkeit beizubehalten, bis das Signal wiederhergestellt ist. Durch diese Kombination von Technologien werden die Stärken von GNSS optimal genutzt und gleichzeitig seine Einschränkungen kompensiert. 

Bei OXTS wird dieser Ansatz noch weiter vorangetrieben. Wir haben Navigationssysteme entwickelt, die GNSS-Daten, Trägheitsnavigationsdaten und Daten von anderen Sensoren wie LiDAR kombinieren, um selbst unter der Erde, wo kein Satellitensignal ankommt, eine Genauigkeit im Zentimeterbereich zu erreichen. Dies hat Anwendungen in  

Zusammenfassend lässt sich also feststellen: 

GNSS steht für Global Navigation Satellite System und bezieht sich auf eine (oder alle) der verschiedenen GNSS-Konstellationen, einschließlich GPS. 

GPS  ist Amerikas GNSS-Konstellation, die allerdings eine globale Abdeckung bietet. 

Die Verwendung mehrerer GNSS-Konstellationen bietet in der Regel eine bessere Genauigkeit, Redundanz und Zuverlässigkeit als die alleinige Verwendung von GPS-Navigation. Für kritische, hochpräzise oder sicherheitsrelevante Anwendungen ist GNSS, insbesondere in Kombination mit INS, die bessere Wahl. 

Wenn Sie den Unterschied zwischen GPS und GNSS verstehen, können Sie fundierte Entscheidungen über die Navigationstechnologie treffen, die Ihren Anforderungen am besten entspricht, ganz gleich, ob es sich um ein Smartphone in Ihrer Tasche oder eine leistungsstarke Testplattform für die Automobilindustrie handelt. 

OXTS liefert seit über fünfundzwanzig Jahren äußerst zuverlässige Positionsdaten für Lokalisierungs- und Navigationsprojekte. Unsere Mission ist es, unsere Kunden dabei zu unterstützen, die Grenzen dessen zu erweitern, was mit Positionierungstechnologie möglich ist, und ihnen dabei zu helfen, die Welt mit einer Innovation nach der anderen zu verbessern. Von der Entwicklung sicherer Fahrzeuge bis hin zu neuen Erkenntnissen über die Welt um uns herum - die Technologie von OXTS sorgt dafür, dass Sie sich darauf verlassen können, dass Ihre Hardware stets präzise Daten liefert. 

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