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Gute Bedingungen (geringe Abschattung)	Schlechte Bedingungen (hohe Abschattung)

Oft wird die Frage gestellt, was man unter einem Kalt- oder Warmstart versteht und wie lange dauert bis die Position per GPS bestimmt ist. Im Folgenden werden grundsätzliche Aussagen zu GPS-Empfang und Positionsbestimmung gemacht. Die Hersteller der GPS-Chips lassen sich jedoch immer mehr Tricks einfallen um die technischen Werte ihrer Produkte zu optimieren. Kurz zusammengefasst: 

Kaltstart

Das Gerät war noch nie in Benutzung, war wochenlang aus, oder wurde seit der letzten Ortsbestimmung mehr als 300km bewegt. Das GPS weiß nun gar nicht was für eine Satelliten-Konstellation es zu Erwarten hat. Darum benötigt es theoretisch von jedem Satellit mit dem es Kontakt hat, eine komplette Signalsequenz. Diese dauert ca. 12,5 Minuten.  Die ersten GPS-Empfänger brauchten auch wirklich so lange um zu starten!
Aber keine Sorge! Moderne GPS-Chips beherrschen Tricks um die Zeiten wesentlich zu verkürzen.
Ein moderner SiRF II-Chip rechnet mit zigtausend so genannten Korellatoren um den Vorgang zu beschleunigen. Unserer Erfahrung nach liegen bei Solmeta und Dawntech die Kaltstart-Zeiten in der Regel unter 1-2 Minuten. Dabei spielt natürlich eine große Rolle wie gut der momentane Empfang ist. Aus den Datenschnippseln die in einer tiefen Häuserschlucht ankommen, lässt sich nun mal schwerer ein ganzes Bild machen. Sobald der GPS-Empfänger seine Position sicher bestimmt hat legt er so genannte Almanach-Daten der Satelliten an. So sieht er die Satellitenbahnen etwas voraus. Um den Almanach zu füllen braucht es allerdings eine gewisse Zeit mit GPS-Empfang.  Diese Daten helfen dem GPS-Empfänger dann beim: 

Warmstart

Wenn mehr als etwa 2 - 6 Stunden seit dem letzten Empfang der Almanach-Daten der momentan sichtbaren Satelliten vergangen sind, dann sind die "Bahndaten" (Ephemeriden) im GPS-Chip veraltet. Das Aktualisieren der Ephemeriden-Daten dauert circa 45 Sekunden. Die Zeit eines typischen Warmstarts. Je mehr Satelliten seit der letzten Ortsbestimmung aus der Sicht des Empfängers gewandert bzw. neue Satelliten Empfangen werden, desto länger dauert der Warmstart.

Heissstart (Hot Start)

Position und genaue GPS-Zeit sind dem GPS schon bekannt. Die Almanach-Daten und die Ephemeriden-Daten sind aktuell. Die Positionsbestimmung dauert unter 15 Sekunden.  Dies kann klappen, wenn seit der letzten Ortsbestimmung  keine große Strecke zurückgelegt wurde und nicht mehr als 6 Stunden vergangen sind. Keine Quarzuhr ist genau genug um auf Dauer die GPS-Zeit zu halten!

Wiedererfassung

Hat man nur kurz das Satelliten-Signal verloren, dauert die neuerliche Ortsbestimmung nur wenige Sekunden. Dies ist zum Beispiel beim Durchfahren eines Tunnels der Fall.

Falsche Herstellerangaben?

Wer jetzt auf die Idee kommt mit der Stoppuhr die von den Herstellern angegeben Zeiten zu überprüfen wird vielleicht überrascht werden. Zum Einen gehen die Hersteller von einer optimalen Sichtbarkeit der GPS-Satelliten aus. Schon ein Deich im flachen Norddeutschland kann jedoch erhebliche Teile des Horizonts abschatten. Zum Zweiten handelt es sich um Durchschnittswerte! Mehr dazu weiter unten ...

Warum dauert das so lange?    "Löcher" im Empfang?

Die Startzeiten gehen wie gesagt von optimalem Satellitenempfang aus. Kommt man zum Beispiel aus einem Tunnel, dann verdeckt der Berg hinter einem typischerweise weite Teile des Horizonts. Zudem sind die Zugbahnen der Satelliten sind nicht gleich verteilt. Unter Umständen stehen gerade alle der theoretisch sichtbaren Satelliten hinterm Berg, hinterm Haus oder einem Wald.

Tipp: Halten Sie beim initialisieren Abstand von allem was den Horizont verdeckt. Oder eröffnen Sie mit einem Gang um die Häuserecke neue Horizonte!

Vermesser setzen heute teilweise hochpräzise GPS-Empfänger ein und haben den Anspruch millimetergenau den Standort zu bestimmen. Da reicht der Empfang von vier Satelliten nicht aus. Darum ermittelt der Geodät mit spezieller Planungssoftware (z. B. Trimble Office Planning) günstige und ungünstige Satelliten-Konstellationen für einen bestimmte Ort zu einer bestimmten Zeit. Im Notfall bleibt er zu hause oder macht Kaffeepause!

Keine Sorge! Das heißt nicht, dass für Sie keine Positionsbestimmung möglich wäre. Präzise Vermessung benötigt eben optimale Verhältnisse. Vielmehr geht es darum zu verstehen, dass GPS-Empfang ständig variiert.
"Messlöcher" im Bereich von Minuten bis zu einer Viertelstunde sind übrigens recht häufig. Man bemerkt Sie meist kaum. Doch auch längere Phasen sind möglich. Die Abbildung zeigt eine Abfrage der Satelliten-Sichtbarkeit in München am 15.03.2009. Deutlich ist das "Loch" zwischen 12:00 und 14:30 zu erkennen. Zwischen 17:00 und 18:00 Uhr dagegen ist der beste GPS-Empfang möglich.

"Hoppla, jetzt ging es schneller als theoretisch möglich!"

Auch das kann einem beim Nachmessen mit der Stoppuhr passieren. Das liegt an den Eingangs erwähnten Tricks der GPS-Chip-Hersteller. Die von Dawntech und Solmeta verbauten SiRFstar-III-Chips vergleichen mit 200.000 Korrelatoren alle Satelliten-Frequenzen und -Bitmuster gleichzeitig ab. Und tricksen so die Zeiten aus, die zum theoretischen Empfang der kompletten benötigten GPS-Nachricht nötig wären.

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Wie genau ist eingentlich GPS?