GPS / praktische Anwendung

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Inhaltsverzeichnis

[Bearbeiten] Positionsermittlung
LAT (Latitude) und LON (Longitude)

Die grundlegende Funktionalität von GPS sollte klar sein. Jedes noch so einfache Gerät ermittelt aus den Abständen zu den Satelliten eine Position auf der Erdoberfläche, mit der dann gearbeitet werden kann. Diese Position kann in die Karte eingetragen werden, wo dann, wie bereits aus der terrestrischen Navigation bekannt, navigiert werden kann. Beim Übertragen sollte unbedingt darauf geachtet werden, ob die vom GPS ermittelte Position ggf. in ein anderes Koordinaten-Bezugssystem umgerechnet werden soll. GPS arbeitet im WGS84-System (World Geodetic System 1984). Ältere deutsche Karten zum Beispiel im ED (European Datum). Auch sollte man sich vor dem Arbeiten mit dem GPS-Empfänger über die möglichen Fehlerquellen im klaren sein.

Abgelesen werden die Koordinaten nach Länge (LON - Longitude) und Breite (LAT - Latitude). Es empfiehlt sich die vom GPS abgelesenen und in die Karte übertragenen Koordinaten besonders zu kennzeichnen. So ist es üblich, GPS-Orte mit OGPS anstatt mit Ob zu beschriften. Dieses ermöglicht eine bessere Einschätzung der Genauigkeit der Ortsangabe in der Karte.

[Bearbeiten] Fahrt über Grund und Kurs über Grund
SOG (Speed Over Ground), COG (Course Over Ground) und Track

Aus der stetig entstehenden Folge der Wegpunkte kann das Gerät noch weitere Informationen errechnen. Vor allem sind das die Fahrt über Grund (SOG - Speed Over Ground) und der Kurs über Grund (COG - Course Over Ground). Da diese Informationen aus einer Folge vorangegangener Wegpunkte ermittelt werden, kommt der Anzahl der Punkte, über die gemittelt wird, eine besondere Bedeutung zu: Mittelt das Gerät nur über wenige Punkte, so kommt es durch die ständig auftretenden Fehler von wenigen Metern in der Positionsbestimmung zu plötzlichen großen Änderungen in der Geschwindigkeits- und Kursanzeige. Mittelt das Gerät über sehr viele Punkte, so bekommt man Geschwindigkeits- und Kursänderungen erst sehr spät und langsam mit. Je nach Anwendung muss hier ein Kompromiss zwischen den beiden Varianten gefunden werden. Wird die Anzeige zum Beispiel zum Steuern verwendet, so ist es eher sinnvoll, eine etwas lebhaftere Anzeige zu erhalten, bei der Navigation ist trägere Anzeige eher von Vorteil. Die meisten Geräte bieten die Möglichkeit, dieses nach Bedarf umzustellen. Hier hilft nur Ausprobieren, um die persönliche Vorliebe zu ermitteln.

Eine weitere Information, die sich beinahe zwangsläufig aus der Verkettung der aufeinander folgenden Wegpunkte ergibt, ist der Track. Der Track ist nichts anderes, als eben diese ermittelten Wegpunkte, die gespeichert werden, so dass später der zurückgelegte Weg auf dem Bildschirm dargestellt werden kann. Da durch die häufige Positionsermittlung (mehrere Male in der Sekunde) recht viele Daten anfallen, kann auch hier bei den meisten Geräten gewählt werden, jeder wievielte Punkt gespeichert werden soll.

[Bearbeiten] Wegpunkte
WPT (Waypoint)

Natürlich verfügen aktuelle GPS-Geräte über weit mehr Funktionalität, als die reine Ortsbestimmung. Grundlage für nahezu alle weiteren Funktionalitäten bilden die Wegpunkte. Ein Wegpunkt ist nichts anderes als ein bestimmter Ort, dessen Position zuvor ermittelt und dann in das GPS-Gerät übertragen wurde. Das GPS-Gerät unterstützt dann bei der Ansteuerung eines gewählten Wegpunktes, indem es Peilung und Abstand zu dem gewählten Wegpunkt anzeigt.

[Bearbeiten] Erstellen von Wegpunkten

Wegpunkte können auf vielerlei Arten entstehen:

  • Speichern der aktuellen Position für die spätere Verwendung als Wegpunkt
  • Ermitteln der Koordinaten eines gewünschten Wegpunktes aus der Seekarte
  • Übertragung aus einer extra zu diesem Zweck herausgebenden Wegpunktesammlung (Heft oder Software - häufig ergänzend zu Kartensätzen oder Revierführern erhältlich, die dann Bezug auf diese Wegpunktesammlung nehmen)
  • Ermitteln aus anderer nautischer Literatur (Leuchtfeuerverzeichnis, Hafenführer, ...)

Hat man auf eine der oben beschriebenen Art und Weisen einen Wegpunkt bestimmt, so kann der gemäß der Bedienungsanleitung des Gerätes eingegeben werden. Bei älteren Geräten kann es noch vorkommen, dass die Wegpunkte nur an durchnummerierten Speicherpositionen gespeichert werden können, so dass parallel eine Liste mit der Beschreibung der Wegpunkte geführt werden muss. Neuere Geräte ermöglichen - im gewissen Rahmen - die Vergabe freier Namen für die Wegpunkte, so dass diese einfacher zu identifizieren sind.

Bei der Übertragung der Wegpunkte in das Gerät sollte mit besonderer Sorgfalt vorgegangen werden, da im späteren Einsatz nur selten eine Überprüfung stattfindet, ob der gewählte Wegpunkt plausibel ist. Besonders beliebt sind hierbei Zahlendreher, Vertauschung von Nord und Süd, bzw. West und Ost oder aber von Länge und Breite, sowie Ablesefehler. Auch hier ist es sinnvoll, sich schon vorher die möglichen Fehler bewusst zu machen. Aus diesem Anlass sei auch hier noch einmal auf das Kapitel Fehlerquellen verwiesen.

[Bearbeiten] Ansteuern eines Wegpunktes
BRG (Bearing), DTW (Distance Towards Waypoint), DIST (Distance) und RNG (Range)

Darstellung von Peilung (BRG) und Distanz (RNG) des Wegpunktes

Hat man einen Wegpunkt einmal in das GPS-Gerät übernommen, so kann mit diesem Wegpunkt navigiert werden. Dazu wird der gewünschte Wegpunkt in dem Gerät ausgewählt und fortan zeigt das GPS-Gerät sowohl die Peilung (BRG - Bearing) von dem aktuellen Ort auf den Wegpunkt, sowie die Entfernung (DTW - Distance Toward Waypoint) zu diesem an. Für die Entfernung sind je nach Hersteller auch die Bezeichnungen DIST (Distance) und RNG (Range) üblich. Es ist zu bedenken, dass die Peilung (BRG) natürlich eine rechtweisende Peilung ist, so dass für den Kurs, den der Steuermann zu steuern hat, noch Beschickungen für Wind, Strom, Ablenkung und Missweisung anzubringen sind. Eine andere Möglichkeit ist, nach dem Kurs über Grund (COG) zu steuern, den das GPS-Gerät ermittelt. Leider ist die Anzeige aus den oben beschriebenen Gründen sehr träge, so dass hier Einiges an Erfahrung nötig ist.

Aus der Kombination von COG, BRG, DTW, SOG, dem Startpunkt und der aktuellen Zeit lassen sich noch einige andere Informationen gewinnen:

[Bearbeiten] Die seitliche Ablage vom Kurs
XTE (Cross Track Error)

Darstellung des Cross Track Errors (XTE)

Zum Zeitpunkt der Aktivierung des Wegpunktes wird im GPS-Gerät eine Linie vom Ausgangspunkt zum Wegpunkt gezogen. Diese Line wird bis zum Erreichen des Wegpunktes gepeichert. Kommt man während der Fahrt zu dem Wegpunkt von dieser Linie ab, so wird diese seitliche Abweichung als XTE (Cross Track Error) angezeigt. Der Cross Track Error (XTE) wird ermittelt, indem von dem aktuellen Standort das Lot auf die gepeicherte Ideallinie gefällt wird. Der Cross Track Error (XTE) ist die Länge und Richtung dieses Lotes (z.B.: 0,5 sm Steuerbord oder 1,2 sm Backbord). Mit dieser Information lässt sich vermeiden, eine Hundekurve zu fahren. Weitere Anwendungsmöglichkeiten werden weiter unter erläutert.

[Bearbeiten] Die gutgemachte Geschwindigkeit
VMG (Velocity Made Good)

Darstellung der gutgemachten Geschwindigkeit (VMG)

Oftmals - besonders bei Segelbooten - ist es nicht möglich, direkt in die Richtung des Wegpunktes zu fahren. In diesem Fall ist die vom Gerät ermittelte Geschwindigkeit (SOG ) nicht mit der Geschwindigkeit gleich zu setzen, mit der man sich dem Wegpunkt nähert. Das GPS-Gerät ermittelt zu diesem Zweck die in Richtung des Wegpunktes gutgemachte Geschwindigkeit (VMG - Velocity Made Good). Diese Geschwindigkeit ist der vektorielle Anteil der Bootsgeschwindigkeit (SOG) in Richtung des Wegpunktes. Beim Aufkreuzen in Richtung eines Wegpunktes ist es daher wichtig, nicht die Bootsgeschwindigkeit (SOG) zu maximieren, sondern die gutgemachte Geschwindigkeit (VMG).

Hinweis: In vernetzten Navigationssystemen wird gelegentlich auch eine 'VMG' angezeigt, die unabhängig von einem GPS-Gerät oder einer aktiven Wegpunktnavigation funktioniert. Dieser Wert basiert dann auf der elektronischen Messung von Windeinfallswinkel und Fahrt durchs Wasser und beschreibt die Geschwindigkeit, die in Windrichtung gegen oder mit dem Wind gefahren wird. Der Wert kann hilfreich sein, um optimiert gegenan oder vorm Wind zu kreuzen, ist aber völlig unabhängig von GPS und Wegpunkten und basiert nur auf den Werten von Windmesser und Logge.

[Bearbeiten] Zeit bis zum Wegpunkt und die geschätzte Ankunftszeit
TTG (Time To Go) und ETA (Estimated Time of Arrival)

Zur Berechnung der geschätzten Zeit bis zum Wegpunkt verrechnet das Gerät die aktuelle Geschwindigkeit in Richtung des Wegpunktes (VMG - Velocity Made Good) mit der Entfernung zum Wegpunkt (DTW) und erhält so die Zeit bis zum Erreichen des Wegpunktes (TTG - Time To Go). Da das GPS auch über die aktuelle Uhrzeit verfügt, kann damit dann auch noch die vermutete Ankunftszeit (ETA - Estimated Time of Arrival) berechnet werden. Dieses funktioniert natürlich nur dann gut, wenn über die ganze Strecke mit gleichbleibender Geschwindigkeit gefahren wird. Ist das nicht der Fall, versuchen die Geräte über längere Zeit zu mitteln, so dass die Aussage über TTG und ETA mit zunehmender zurückgelegter Strecke meist genauer werden.

[Bearbeiten] Fehlerquellen

Die möglichen Fehlerquellen von GPS sind schon an anderer Stelle beschrieben. Hier sollen aber dennoch einmal kurz die häufigsten Probleme angesprochen werden. Zum einen sollte man beim Übertragen der Wegpunkte größte Sorgfalt walten lassen. Man ist stets versucht, bereits bestehende Wegpunkte als korrekt anzunehmen. Bevor diese nun angesteuert werden, sollte man folgende Punkte überprüfen:

Ist der Wegpunkt korrekt?
Dieses sollte noch einmal in der Karte verifiziert werden. Zahlendreher und Fehlablesungen können so schnell entdeckt werden.
Ist der Wegpunkt ansteuerbar?
Ist der Weg von der aktuellen Position zum Wegpunkt frei von Hindernissen?
Welche Hindernisse sind in der Nähe der geplanten Stecke?
Alle Hindernisse entlang der Strecke überprüfen, ab wann sie zu einer Gefahr für das Schiff werden können (kreuzende Fahrwasser, Untiefen in der Nähe der geplanten Kurslinie, usw.).

Auch während der Ansteuerung sollte man seine Position stetig überprüfen und hinterfragen. Wichtig ist dabei vor allem die Überprüfung, wie weit man vom Kurs abgekommen ist. Der Navigator sollte stets Orte in die Karte eintragen, so kann er eine Hundekurve leichter erkennen. Der Steuermann sollte misstrauisch werden, wenn sich die Peilung auf den Wegpunkt (BRG), bzw. die Abweichung vom Idealkurs (XTE) ändert.

[Bearbeiten] Person über Bord
POB (Person Over Bord), alt: MOB (Man Over Board)

Der Wegpunkt POB (Person Over Board) - in den meisten Fallen, wie auch in diesem Artikel, noch als MOB (Man Over Board) bezeichnet - ist ein besonderer Wegpunkt für den Notfall. Nahezu alle für den Wassersport vorgesehen Geräte besitzen die Möglichkeit, im Seenotfall, wenn eine Person über Bord gefallen ist, die Position zu speichern und diese sofort als Wegpunkt zu übernehmen. Gib es eine MOB-Taste, so ist diese so lange zu drücken, bis das Gerät in den MOB-Modus gelangt. Viele Geräte verfügen allerdings dafür nicht über eine eigene Taste, so dass die Funktion auf anderem Wege aktiviert werden muss. Leider ist die Bedienung von Gerät zu Gerät unterschiedlich. Der Skipper sollte sich vor Beginn des Törns erkundigen, wie im Notfall diese Funktionalität aktiviert wird und dieses den Mannschaftsmitgliedern bei der Sicherheitseinweisung mitteilen. Unter Umständen kann es sinnvoll sein, einen Zettel mit der Erklärung am Gerät zu befestigen, damit im Notfall schnell reagiert werden kann.

Ist der MOB-Modus erst einmal aktiviert, zeigt das Gerät jederzeit die Peilung, sowie die Entfernung, zu dem Punkt an, an dem der MOB-Modus aktiviert wurde. Der MOB-Modus wird gesondert auf dem Bildschirm gekennzeichnet. Meist durch ein kleines Strichmännchen in der Mitte des Bildschirmes mit hoch gehobenen, winkenden Armen. Auf diese Person zeigt dann eine Linie in der Richtung der Peilung. Wichtig dabei ist es, dass man sich bewusst sein muss, dass nicht Peilung und Entfernung auf die Person über Bord angegeben ist, sondern die Position und die Peilung auf den Punkt, an dem die MOB-Funktion aktiviert wurde. Je nach der Zeitdauer bis zur Aktivierung des MOB-Modus kann sich die Yacht schon eine Strecke von der Person entfernt haben. Ausserdem wird die Person durch Wind und Strom abgetrieben, so dass sie sich nicht mehr an der Stelle befinden wird, an der sie über Bord gegangen ist. Deshalb ist es unabdingbar, die über Bord gefallene Person schnell mit Rettungsbojen und ähnlichem zu markieren und unter allen Umständen im Auge zu behalten. Einen Kopf im Wasser bei schwerer See kann man schon bei Entfernungen, die als Fehlerbereich des GPS vorkommen, nicht mehr erkennen!

[Bearbeiten] Alarme

Die GPS-Geräte bieten die Möglichkeit verschiedene Alarme zu programmieren:

[Bearbeiten] Das Erreichen eines Wegpunktes

Wie man sich leicht vorstellen, kann ist es meistens nicht das Ziel, einen Wegpunkt direkt zu erreichen. Häufig ist der Wegpunkt eine Tonne (z.B. eine Ansteuerungstonne) oder eine andere markante Marke. Würde das Boot exakt zum Wegpunkt gesteuert werden, so wäre eine Kollision die Folge. Dies lässt sich zum einen durch kontinuierliches Ausguck Halten vermeiden, zum anderen kann auch hier das GPS-Gerät helfen: Es lässt sich ein Annäherungsalarm programmieren. Dabei wird eingestellt, ab welcher Entfernung zum Wegpunkt (DIST, RNG oder DTW) das Gerät alarmieren soll, was in den meisten Fällen sowohl über piepen, als auch über ein optisches Signal auf dem Display geschieht. Es gibt noch eine weitere Möglichkeit für einen Alarm beim Erreichen eines Wegpunktes, die aber nur in Verbindung mit programmierten Routen funktioniert. Daher wird dieser Alarm erst später beschrieben.

[Bearbeiten] Zu große Abweichung von der Ideallinie

Es kann ein Alarm auf die seitliche Abweichung von der Ideallinie (XTE) gesetzt werden. Dabei wird ein maximaler Cross Track Error festgelegt, der nicht überschritten werden darf. Durch geschickte Wahl des Wegpunktes und der Alarmschwelle kann damit ein Alarm beim Verlassen eines engen Fahrwassers erzeugt werden.

[Bearbeiten] Ankeralarm

Der Ankeralarm bezieht sich wieder auf einen speziellen Wegpunkt. Bei der Aktivierung des Alarmes wird die aktuelle Position als Wegpunkt gespeichert. Dann kann eingestellt werden, ab welcher Entfernung zum Ankerpunkt ein Alarm erzeugt werden soll. Dieser Alarm funktioniert somit genau gegensätzlich zum Alarm beim Erreichen eines Wegpunktes. Er wird ausgelöst, wenn man weiter als die definierte Entfernung vom Wegpunkt entfernt ist. Hierfür kann man sich verschiedene Anwendungsmöglichkeiten denken: Zum einen kann der Alarm an der Stelle wo der Anker liegt aktiviert werden und dann die Alarmschwelle auf einen Wert größer der Kettenlänge gesetzt werden. So schlägt der Alarm dann an, wenn der Anker slippt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Alarm erst dann zu aktivieren, wenn das Boot an der gewünschten Position liegt und das Ankermanöver beendet ist. Damit kann der Alarm auch aktiv werden, wenn das Boot schwoit, aber an der Ankerstelle nicht der ganze Schwojkreis genutzt werden kann.

[Bearbeiten] Routen
Route

[Bearbeiten] Kartenplotter

[Bearbeiten] Tips und Kniffe

Sicheres Einlaufen in Buchten oder an der Küste entlang mit schwierigen Tiefenverhältnissen:
WP auf der Karte in ungefährer Zielrichtung voraus so wählen, dass eine Peilung vom WP an der unkritischen Tiefenlinie schrammt. Peilung im Cockpit notieren und den WP ins GPS. Dann hat man beim Einlaufen immer die Grenzpeilung aktuell vor Augen, die nicht überschritten werden sollte. In einer Bucht geht das auch mit 2 Peilungen, als V :-) Es steht und fällt mit der geschickten Wahl des WP, der auch entfernter oder z.B. an Land liegen kann.
Und es geht nicht immer ;-)


Eine schnelle und einfache Alternative zum Übertragen von Phi und Lambda:
Gebe die "Position" der Kompassrose in deiner Seekarte als Waypoint ein. Dann musst du nicht umständlich Länge und Breite in Zirkel und Dreiecke nehmen und bei Hack 23x parallel verschieben, wenn du die Positionsangaben vom GPS auf deine Seekarte übertragen willst. Sondern du liest im GPS die Peilung und den Abstand zur Kompassrose deiner aktuellen Karte ab und kannst damit ganz einfach mit Dreieck (oder Landrattenlineal) und Zirkel unmittelbar von der Kompassrose in der Karte deinen Standort abtragen. (Achtung Gegenpeilung ;-)
(Der ist nicht von mir, der ist von H. Schneider, dem Segel- und RYA Funkscheinlehrer) --CDR 22:42, 21. Jul. 2009 (CEST)

[Bearbeiten] Weblinks

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