Übersichtsseite
Site Map
dieser Homepage
GPS Tipps
- GPS Geräte - Auswahlkriterien
- Programme zur Tourenplanung und GPS Datenauswertung
- GPS Daten im Internet konvertieren und ansehen
- GPS Begriffe und typische Einstellwerte
- COM Port Splitter
- GPS Antenne
- Stromversorgung
- GPS im Flugzeug
Bike und GPS Tipps
Mehr Spaß auf 3 Rädern
Teneriffa, La Palma
Transalp/Alpencross
Bike Fun
Bike Links
Freeware KDR GPS Tracker
Besucher seit
dem 1.Juni 2003
auf unseren Web Seiten
GPS Tipps
Tipps für den Einstieg in das Thema GPS
1. GPS Geräte - Auswahlkriterien
Was ist wichtig? Für den Outdoor/Offroad Einsatz oder für Wanderungen verwendbare GPS Geräte müssen handlich und robust sein. Nicht zu letzt sollten sie auch einfach bedienbar und sparsam im Stromverbrauch sein! Nur so bleibt dem Anwender der Frust mit diesem "High-Tech Spielzeug" erspart.
Welche Geräte kommen in Frage?
Das erste GPS Handheld des Autors war ein GARMIN GPS12. Das Gerät funktioniert nach 10 Jahren immer noch tadellos. Es ist unschlagbar, was die Robustheit anbetrifft. Am häufigsten verwendet der Autor 'Pocket PCs' (PDAs) mit integriertem GPS Empfänger, wie den nicht mehr ganz neuen Yakumo Delta 300 GPS. Diese Geräte wurden für wenige Euros im Internet ersteigert. Nach der Erneuerung von Akku (15€) und Bildschirm (ca. 50€) waren sie wieder wie neu. PDAs sind ohne spezielles Zubehör nicht wirklich für den rauhen Outdoor Einsatz geeignet. Neben den Naviprogrammen sind diverse andere Programme installiert, so dass sie ein "mobiles Minibüro und Multimedia Center" darstellen. Reine PDAs werden mehr und mehr von der dritten mobilen GPS Gerätegruppe, den Smart Phones (Telefon Handys mit GPS) verdrängt. Diese Geräte kommen wohl kaum als erstzunehmende Outdoor Navis in Frage. Sie eröffnen aber auf Grund der Kombination von mobilem Internet und GPS ganz neue Möglichkeiten.
Hier eine übersicht mit den Pro und Contra zu diesen Gerätetypen:
|
Gerätetyp |
Vorteile |
Nachteile |
|---|---|---|
|
Outdoor GPS,
|
|
|
|
Pocket PC (PDA), mit eingebautem oder externem GPS Empfänger (GPS-Maus oder Steckkarte),
|
|
|
|
Smartphone, diese Geräteklasse findet immer mehr Verbreitung, da sie die Features eines PDAs mit denen eines Mobil Telefons vereinigen. Viele dieser Geräte sind wahre Kommunikations-Genies, neben GPS verfügen sie über GPRS, UMTS, Radio, Bluetooth und WLAN. Oft ist eine Kamera eingebaut, die bei GPS Empfang gleich ein Geotagging vornimmt. |
|
|
Wie man hieraus sieht, hat jeder Gerätetyp seine Daseins-Berechtigung. Der Autor empfiehlt deshalb
- dem Outdoor-Freak, der sich nicht mit Computer-Technik auseinander setzen will, ein GPS-Handheld, es ist zudem wirklich robust (siehe die Erfahrung des Autors),
- dem Technik-Freak, der die Computer-Technik sicher beherrscht, einen Pocket-PC mit GPS Empfänger und geeigneter (Outdoor) Navigations-Software
- Und wer sich nicht in die vorgenannten Gruppen einsortieren lassen will, dem empfiehlt der Autor beides. Es gibt Programme für den Pocket PC, mit deren Hilfe man die Daten zwischen GPS-Handheld und Pocket PC austauschen kann, so dass man die Vorteile beider Geräte nutzen kann
- ein Smart Phone als zusätzliches Gerät zum GPS-Handheld. Es ist eher etwas für "Notfälle", da man es als Mobil Telefon immer dabei hat. Um es als zuverlässiges Mobil Telefon verwenden zu können, verbietet sich der Dauerbetreib als Navi-Gerät.
Hier geht es zu praktischen Erfahrungen und weiteren Tipps zum Offroad GPS und Pocket PC.
Weiterführende Informationen
Wer sich zum Thema GPS ausführlicher informieren will, für den empfehlen sich u.a. die folgenden Internet Seiten:
Geonauten.de, GPS und Karten, kowoma.de, Wie funktioniert GPS, Naviki Fahrrad-Routenplaner.
2. Programme zur Tourenplanung und GPS Datenauswertung
Mit den hier vorgestellten PC Programmen kann man ein GPS-Handheld, bzw. Navi-Pocket-PC optimal nutzen, indem man z.B. Routen auf den PC plant und auf das GPS Handheld lädt, oder die vom GPS aufgezeichneten Tracks auf den PC lädt, in einer Karte darstellt und auswertet.
Hier eine übersicht von Programmen, die der Autor bisher getestet, bzw. selbst erstellt hat (Stand April 2010):
-
KDR GPS Tracker
ein Freeware Programm (Bild rechts), vom Autor dieser Homepage. KDR GPS Tracker läuft auf Pocket PCs (PDA) mit Windows MobileTM, sowie als vollfunktionsfähige Demo auf dem Windows PC. Es dient zur Anzeige, Aufzeichnung, mobilen Auswertung und Konvertierung von GPS Daten, sowie zur Navigation, u.a. mit "einfacher" Kartenanzeige. Die vom KDR GPS Tracker erstellten Aufzeichnungen können direkt mit Google Earth anzegeigt werden. Hier geht es zu einer ausführlichen Beschreibung und der Möglichkeit zum Download. - "GPX Editor"
Ein "Grafischer Editor zum Bearbeiten von aufgezeichneten GPS-Daten, der auch Google Maps integriert". Ein 'Geheimtipp' für alle, die auf dem WINDOWS Desktop PC GPX Dateien und andere Formate wie KML und NMEA bearbeiten wollen. - "FUGAWI Global Navigator GPS Karten-Software"
Für PC und Pocket-PC. Es sind diverse digitale Kartenformate (u.a. Top50, KOMPASS) verwendbar. Wem das nicht reicht, der kann sich gescannte Karten selber kalibrieren. Es stehen Funktion zur 3D-Planung von Routen, der Verwaltung und Auswertung von GPS Daten (Tracks) einschließlich der Darstellung von Höhenprofilen zur Verfügung. Die notwendigen Höhendaten können bei Bedarf aus dem Internet nachgeladen werden. Zum Lieferumfang gehört eine vereinfachte Version der FUGAWI Software, die auf diversen Pocket PCs und Smart Phones mit WM lauffähig ist. Tracks, Routen und Wegpunkte können von/zu einem GARMIN GPS Handheld übertragen werden. Dies ist ideal im Urlaub. Alle Tourenaufzeichnungen (Tracks) können bereits unterwegs gesichert werden, oder Routen auf dem PDA geplant werden. Ein Datenaustausch zu anderen Programmen ist nur auf dem Desktop-PC z.B. mit dem GPX-Format möglich. Es gibt ganz offensichtlich keine kostenlose Updates, so dass der Autor das Programm (Version 4.1) nicht mehr uneingeschränkt weiter empfehlen kann. - KOMPASS Digitale Outdoorkarte
In Verbindung mit einem GPS-Handheld die sicherlich preiswerteste Methode. Die Karten sind für viele Mountainbiker- und Wandergebiete verfügbar. Die Software ist auch ohne Installation direkt von CD lauffähig.
Die digitalen Karten können u.a. mit Hilfe der FUGAWI Software genutzt werden und so auf einen Pocket Computer übertragen werden. Die auf der CD enthaltene Karten-Software erlaubt das Zeichnen von Tracks in die Karte auf dem Bildschirm und den "Upload" in das GPS-Gerät (GARMIN). Mit dem GPS aufgezeichnete Strecken kann man in den PC "downloaden" und in der Karte anzeigen lassen. Karten kann man im DIN A4 Format ausdrucken, und sich so handliche Karten für seine Tour vorbereiten. Es können GPS Daten (geplante und aufgezeichnete Strecken) als "Tracks" geladen und gesichert werden.
Aktuelle CD/DVD-Versionen beinhalten eine zusätzliche PDA Software. Diese Software funktioniert aber auch mit älteren digitalen KOMPASS Karten, wie z.B. die Teneriffa Digitale Outdoorkarte. Die Kartendateien (.gmp, .gvg) müssen hierzu nur von der CD auf eine Speicherkarte kopiert werden, d. h. Zusatz-Software ist nicht erforderlich! Weitere Infos, Möglichkeiten zum Download der neusten Version, sowie eim Forum findet man auf der KOMPASS Homepage und in dem dortigen Forum.
Die Routen- und Waypoint-Daten können vom Programm KDR GPS Tracker des Autors (siehe oben) importiert und exportiert werden so dass sich beide Programme ideal ergänzen.
- "Geogrid (Top50)"
Topologische Karten 1:50000 mit Geogrid Viewer auf CDs. Die Karten sind für ganz Deutschland verfügbar. Man kann sich den für die jeweilige Tour optimierten Kartenausschnitt im DIN A4 Format drucken. Interessant sind die Darstellungen des Geländes im 3-D Ansicht, sowie Höhenprofile von Touren.
Die Entwicklung geht weiter. Seit der ersten Ausgabe dieser Seite hat sich viel geändert, so dass viele Tipps Heute nicht mehr zutreffen und entfernt werden mussten. Während man sich vor 10 Jahren seine Waypoints noch mühsam aus der Papierkarte ausmessen musste, so kann man heute Routen fertig downloaden. Was wird morgen möglich sein?
3. GPS Daten konvertieren
Ein sehr mächtiges Werkzeug zum Konvertieren von GPS Dateien ist GPS Babel. Es ist für Windows, OS X und LINUX verfügbar. Zur Verwendung der konvertierten Dateien in KDR GPS Tracker sollte als Output Format vorzugsweise 'GPX XML' gewählt werden.
Bei GPSies.com kann man GPS Tracks direkt hochladen, sie sich in andere Formate konvertieren lassen, oder sich die Tracks gleich in einer Karte ansehen. Achtung: GPSies konvertiert eventuell nicht alle Daten einer GPS Datei. Informationen über Höhe und Zeit können verloren gehen, so dass eine spätere Auswertung (wie z.B. Höhendiagramme) nicht mehr möglich ist. Deshalb sollte man die Daten im Originalformat nicht löschen!
4. GPS Begriffe und typische Einstellwerte
- Datenübertragungsprotokoll
Unter den Einstellungen wie "Interface" oder "GPS-Setup" muss das richtige Datenübertragungsprotokoll eingestellt werden. Für die übertragung der Wegpunkte, Routen oder Tracks von/zum PC ist z.B. "GARMIN" eine typische Einstellung. Das "NMEA" Protokoll wird dagegen für die übertragung der aktuellen Positionsdaten vom GPS an einen Laptop (oder Pocket Computer) für ein Navigationsprogramm verwendet.
Sofern dies nicht automatisch erfolgt, muss bei einigen Programmen die richtige COM Schnittstelle und deren Geschwindigkeit eingestellt werden. Standard-PCs besitzen eine COM1 und COM2 Schnittstelle. Da diese Schnittstellen immer mehr von USB abgelöst werden, wird diese Schnittstelle bei neuen PCs und Laptops häufig eingespart. Welche man verwendet ist egal, nur die Einstellung muss mit dem Anschluss übereinstimmen, an den das GPS-Kabel wirklich eingesteckt ist. Die übertragungsgeschwindigkeit beträgt meistens 9600 Baud für GARMIN, bzw. 4800 Baud für das NMEA-Protokoll.
Bei Problemen sollte man u.a. prüfen, ob die gewählte COM Schnittstelle von keinem anderem Programm belegt wird (Modem, FAX-Programm, anderes Datenübertragungsprogramm, usw.). Des Weiteren sollte man die Verbindung zwischen GPS und PC erst nach dem Start von WINDOWS herstellen, da Windoof das GPS sonst für eine Maus halten könnte. - Kartendatum
Die Angabe "Kartendatum" bestimmt den Bezugspunkt des Koordinatensystems der Karte. Hierzu hat fast jedes Land in der Vergangenheit ein eigenes System definiert. Der am häufigsten verwendete Wert ist "WGS84". Bei den meisten Karten wird der Wert angegeben. Die richtige Einstellung ist wichtig um die Position anhand der angezeigten Daten in einer Karte genau bestimmen zu können. Ein "normaler" GPS Anwender muss sich dazu aber kein "Stress" machen. - Koordinatenformate
Jeder Koordinatenpunkt wird mit den zwei Werten für die nördliche Breite (Latitude) und östliche Länge (Longitude) beschrieben. Hierzu gibt es verschiedene Formate. Hier die wichtigsten Beispiele:- geographische Koordinaten, hierbei erfolgt die Navigationsberechnung auf einer idealen Kugelform der Erde. Die GPS Höhenwerte sind deshalb zu korrigieren (siehe Geoid). Geographische Koordinaten werden in den den folgenden Schreibweisen angegeben:
- "DDMMSSsss" (DD = Grad, MM = Minuten, SS = Sekunden, ss = Nachkommastellen der Sekunden)
- "DDdddddd" (DD = Grad, dd = dezimale Nachkommastellen in Grad) oder
- "DDMMmmm" (DD = Grad, MM = Minuten, mmm = dezimale Nachkommastellen der Minuten, das "NMEA-Format", so wie es direkt vom GPS-Chip/Empfänger ausgegeben wird)
- "UTM" (Universal Transverse Mercator) ist auf vielen Karten zu finden. Die Erde wird hierbei auf einem Projektionszylinder abgebildet, der quer (transversal) zur Erdachse liegt. Die Gebiete sind in Zonen eingeteilt. Für Deutschland sind es die Zonen 31U bis 33T, Teneriffa: 28R. Innerhalb dieser Zonen wird die Position über Werte für "Hoch/Nord" (Y) und "Rechts/Ost" (X) angegeben. Eine Umrechnung kann meistens direkt mit einem GPS Gerät, bzw. mit dem Navigationsprogramm erfolgen.
- Das Militär, sowie Hilfs- und Rettungsdienste verwenden das "UTM Referenzsystem" (MGRS, UTMREF), ein Planquadrat-orientiertes geografisches Meldesystem, welches auf dem UTM-Koordinatensystem basiert. Für die Positionsbestimmung sind Kodiertabellen erforderlich, die aber bereits schon oft in GPS-Geräten / -Programmen programmiert sind. Diese Einstellung "MGRS" kann lebensrettend sein um eine Position verzögerungs- und fehlerfrei an Rettungsdienste zu übermiitteln.
- In der See-Navigation, bzw. von einige Straßen-Routenplanern wird das Mercator Format verwendet. Die Erde wird hierbei auf einem Projektionszylinder abgebildet, dessen Achse durch die Pole führt, d.h. der Zylinder berührt den äquator. Mit zusätzlichen Maßnahmen wird eine Winkeltreue erreicht, so dass aus einer Karte die Entfernungen direkt bestimmbar sind.
Hier die Formeln zur Umrechnung in geographische Koordinaten. Man kann damit z.B. POI (Points of Interest) in Wegpunkte oder umgekehrt umrechnen:
Longitude = X * 180 / (Erdradius * π) ; Latitute = 360 / π * (arctan( e↑( Y / Erdradius)) - π / 4)
Man muss die Formeln nicht unbedingt verstehen, sie sind ein Beispiel dafür, welche Mathematik hinter der Navigation steckt. Man vergißt dies zu leicht, wenn man nur auf die bunten Bildschirme der Navis blickt ...
- geographische Koordinaten, hierbei erfolgt die Navigationsberechnung auf einer idealen Kugelform der Erde. Die GPS Höhenwerte sind deshalb zu korrigieren (siehe Geoid). Geographische Koordinaten werden in den den folgenden Schreibweisen angegeben:
- Almanac Daten
Jeder GPS Empfänger muss vor der ersten Positionsbestimung erst einmal die aktuellen Satelittendaten empfangen und auswerten. Die "Almanac" Daten enthalten Informationen über Konstellation und Betriebszustand der Satelitten.
Wenn ein GPS Gerät längere Zeit nicht eingeschaltet war oder im ausgeschalteten Zustand über eine größere Entfernung transportiert wurde, dann kann das einige Minuten dauern. Man sollte deshalb den GPS Empfänger so früh wie möglich vor dem Bedarf (Start einer Tour) einschalten, wobei er aber auch freien Empfang haben muss!
Bei modernen GPS Empfängern ist es möglich die "Almanac" Daten per Internet abzurufen und zu Laden, so dass sie innerhalb weniger Sekunden einen FIX anzeigen. Beispiele dafür sind Smart Phones mit integriertem GPS und Internet-Zugang per WLAN oder Mobilfunk. - Geoid Korrektur
Die auf Grund der Satelitten-Daten berechnete Höhe bezieht sich auf eine ideale Kugelform der Erde. Viele GPS Navigationsgeräte, bzw. Programme führen eine automatische Höhenkorrektur durch. Bei einigen anderen kann man den Korrekturwert manuell eingeben. Er beträgt in Deutschland etwa 45 m (Kanarische Inseln 51m). Ob die Korrektur richtig erfolgt kann man einfach feststellen in dem man an einem Ort mit genau bekannter Höhe die angezeigte Höhe überprüft, aber es müssen hierzu unbehinderte GPS Empfangsbedingungen herrschen.
5. COM Port Splitter
Ein COM Port ist vom Prinzip her eine asynchrone serielle Schnittstelle aus der "Computer-Steinzeit" (RS-232), die jeweils nur eine Datenquelle (GPS-Chip) mit einem Datenempfänger (GPS Software) verbindet.
Gelegentlich ist es aber wünschenswert mehrere GPS Programme gleichzeitig zu betreiben. Wenn man versucht, ein zweites Programm auf den COM Port eines GPS Empfängers zugreifen zu lassen, erhält man eine Fehlermeldung. Der Grund dafür ist, dass per Schnittstellen-Definition nur ein Datenempfänger den Datenfluß steuern kann. Bei GPS Empfängern ist jedoch keine Datenflußkontrolle notwendig, da diese die Daten (per NMEA-Protokol) ständig senden, d.h. egal ob ein Datenempfänger empfangsbereit ist oder nicht. Diesem Umstand kann man mit s.g. COM Port Splittern ausnutzen. Derartige Port Splitter sind mur auf älteren mobilen Geräten (mit WM) notwendig und oft eine Problemquelle. Ab WM5 ist der s. g. 'GPS Intermediate Driver' verfügbar. Dies ist vom Prinzip auch ein Port Splitter, der zusätzlich das Einstellen der Schnittstellen Parameter überflüssig macht.
6. GPS-Antenne
Bei PDAs oder GPS-Handhelds mit eingebauter GPS-Antenne ist oftmals kein befriedigender GPS Empfang möglich. Dies macht sich u.a. darin bemerkbar, dass es nach dem Einschalten ewig lange dauert (mehrere Minuten), bis dass endlich ein FIX (eine Positionsbestimmung) angezeigt wird, oder daran, dass die Position relativ ungenau angezeigt wird. Der Grund für diese Probleme ist, dass die GPS Signale zu stark abgeschirmt werden. Beispiel: Der YAKUMO Delta 300 GPS besitzt eine Klapp-Antenne. Wenn diese nach oben zeigend aufgeklappt ist, dann erhält man innerhalb einer Minute einen FIX. Betreibt man den YAKUMO Delta 300 GPS in einer wetterfesten Kunststoffbox (siehe Beispiel am Bike), dann kann die Antenne nicht ausgeklappt werden. Es kann so etwa 10 Minuten lang bis zum ersten FIX dauern.
Abhilfe bringt die Verwendung einer externen GPS Antenne. Derartige Antennen besitzen ein etwa 0,5 bis 2 Meter langes Kabel. Man kann sie für ab etwa 10€ kaufen. Zu beachten ist dabei, dass die Antenne den passenden Anschluß-Stecker besitzt. Beim YAKUMO Delta 300 GPS ist es ein "MMCX"-Stecker. Der GPS-Empfang ist mit so einer externen Antenne deutlich besser (etwa 5 dB) als mit der ausgeklappten Original Antenne. Bei eingeklappter Antenne beträgt die Verbesserung sogar 15 dB. Die Antennen besitzen meistens einen Magnet zur Befestigung am Fahrzeug, was aber beim Fahrrad nicht hält. Hier kann man sich mit Kabelbindern behelfen. Siehe Beispiel.
Tipp 1: Niemals am Kabel ziehen um den MMCX-Stecker so einer Antenne vom GPS Empfänger zu entfernen! Es wird früher oder später abreißen.
Tipp 2: Das Kabel hat eventuell den Nachteil, dass es selbst wie eine Antenne für Funksignale von zum Beispiel Handy Sendemasten wirkt. Dies merkt man daran, dass in der Nähe derartiger Sendemasten die angezeigte Höhe plötzlich um 100 m falsch ist. Zur Abhilfe sollte man das Kabel mehrmals durch ein oder zwei Ferritringe führen. Vergleichbare Ferritkerne findet man häufig auf Computer- Anschlußkabeln zur Entstörung.
Tipp 3: Wenn mobile Geräte über keinen Anschluß für eine externe GPS Antenne verfügen, dann kann man es alternativ mit einer GPS-Maus versuchen. Wenn die Datenübertragung über Bluetooth möglich ist, dann erspart man sich sogar lästige Kabel.
7. Stromversorgung
Viele Handheld GPS Geräte machen bereits nach 1 bis 2 Stunden "schlapp". Die Bildschirmbeleuchtung, der GPS-Empfänger und last but not least der Prozessor selbst fordern viel Power. Ein YAKUMO Delta 300 GPS verbraucht etwa 1 Watt.
Der Autor verwendet zur Lösung dieses Problems entweder ein externes Batterie-Pack (im Rucksack) oder einen Nabendynamo am Moutainbike. Hier eine Beschreibung der notwendigen Elektonik. Für beide Lösungen gibt es im einschlägigen Handel bereits fertige Lösungen. Siehe z.B. auch unter Technik bei Allgemeiner Deutscher Fahrrad-Club.
8. GPS im Flugzeug
Auch wenn es nicht wirklich das Thema dieser Seite ist, so reizt es doch an Board eines Verkehrs-Flugzeuges einen GPS Empfänger in Betrieb zu nehmen und die Flugdaten zu beobachten. Die erste Hürde ist das Verbot des Betriebs von elektronischen Geräten während Start und Landung. Man sollte sich daran halten! Man kann den GPS-Empfänger somit erst während des Fluges einschalten und wird dann enttäuscht feststellen, dass das Gerät ungewöhnlich lange keinen Fix findet. Dies ist relativ unabhängig davon, ob man einen Fensterplatz hat oder nicht. Die Ursache ist 1.) die Positionveränderung während das Gerät ausgeschaltet war, sowie 2.) die relativ hohe Geschwindigkeit (800 - 1000 km/h) des Flugzeuges. Es kann 10 Minuten und länger dauern, bis endlich ein Fix gefunden wird. Bei älteren Geräten eventuell niemals. Doch wenn der GPS Empfänger (Chip) es erst einmal geschafft hat, dann erhält man eine relativ stabile Anzeige der Geschwindigkeit (über Grund!), Flughöhe, Kurs usw..