Dual-Frequenz-GPS im Technik Check

Genaue Positionsbestimmung per GPS und Co. Mit der Dual-Frequenz-GPS Technik soll das noch genauer funktionieren. Was hinter der Dual-Band Technik steckt erkläre ich hier.

Veröffentlicht: 8. September 2020
Letzte Aktualisierung: 20. September 2020
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Welcher GPS Empfänger liefert die höchste Präzision? 
Das ist eine der ganz oft gestellten Fragen an mich. 

Klar, maximale Präzision ist schön und gut. Aber bei Outdoor Aktivitäten auch nicht sooo entscheidend. 

Mein Spruch ist da: „Wegen GPS Ungenauigkeit wirst du keine Abzweigung verpassen“. 

Schließlich hast du ja noch die Karte und erkennst dort, wann es Zeit ist abzubiegen. 

Aber das soll hier nicht das Thema sein, sondern ich möchte dir die noch recht junge Technik der Dual-Frequenz-GPS Positionsbestimmung vorstellen.

GPS Frequenzbänder

Die Informationen von den Navi Satelliten (GPS & Galileo) werden auf unterschiedlichen Frequenzbändern ausgesendet. 

Beim US-GPS gibt es das L1 Band mit 1575,42 MHz. Dort wird der C/A-Code („Coarse/Acquisition“) für die zivile Nutzung übertragen. 

Das L2 Band (1227,60 MHz) überträgt den P/Y-Code. Der ist für uns aber uninteressant, da es verschlüsselt ist und nur von militärischen GPS Geräten ausgewertet werden kann. 

Das jüngste Frequenzband (seit 2015) ist das L5 Band mit 1176,45 MHz

Dual-Frequenz bei Galileo
Dual-Frequenz bei Galileo (Screenshot: GSA Video)

Beim europäischen Galileo System gibt es etwas ganz ähnliches. Das klassische Signal nennt sich da E1 und das zweite Frequenzband E5a war bereits beim Start aktiv. Mehr dazu im Video der European GNSS Agency.

Höhere Genauigkeit durch zwei Frequenzen

Gerade in engen Tälern und Hochhaus-Schluchten kann es zu Refektionen kommen und so die Satelliten Signale mit unterschiedlicher Laufzeit den Empfänger erreichen. Dieser Mehrwegefehler, oder Multi-Path genannt verringert die Präzision.

Unterschiedliche Frequenzen verhalten sich sowohl in der Ionosphäre als auch bei den Reflektionen unterschiedlich. So können Mehrwegefehler durch Verwendung von zwei Frequenzen anstelle von einer besser herausgerechnet werden.

Durch das selbe Signal auf zwei unterschiedlichen Frequenzen vom selben Satelliten stehen einem Dual-Frequenz-GPS-Empfänger somit quasi doppelt so viele Signale zur Auswertung zur Verfügung wie beim Single-Frequenz-GPS.

Broadcom Chipsatz

Der Chipsatz Hersteller Broadcom hat bereits 2017 den BCM4775 Chipsatz herausgebracht, der L1/E1 und L5/E5a Frequenzbänder empfangen kann.

Im Jahr 2020 kam dann der Chipsatz der zweiten Generation (BCM4776) auf den Markt.

Dieser Chip der zweiten Generation unterstützt gleichzeitig GPS, GLONASS, NAVIC, BeiDou, Galileo, SBAS, and QZSS auf beiden Frequenzbändern (L1/ B1/ E1 und L5/E5a/B2a).

Neuer Sony Chipsatz

Im August 2020 hat auch Sony einen Dual-Band GNSS-Chipsatz für IoT (Internet of Things) und Wearables vorgestellt. Mehr dazu in der Sony Pressemitteilung.

Die Chips mit den Bezeichnungen CXD5610GF und CXD5610GG werten Satellitensignale von GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, SBAS und NavIC gleichzeitig aus.

Geringerer Fehler dank Dual-Band Technik
Geringerer Fehler dank Dual-Band Technik (Bild: Sony)

Dabei spricht Sony vom sparsamsten Dual-Band-Chip auf dem Markt, mit nur 9 mW Verbrauch.

Neu gegenüber anderen Systemen sind die Bänder L5 bei GPS, E5a bei Galileo, B1C und B2a bei BeiDou, L5 bei QZSS und L5 bei NavIC.

Erste Chips sollen ab September 2020 verfügbar sein. Wir dürfen also gespannt bleiben, ob eine der Outdoor Firmen die neuen Chipsätze in seine Geräte einbaut.

Welche GPS Geräte bieten Multi-Band GPS? 

Aktuell sind mir nur Smartphones mit der Option auf das zweite GPS Frequenzband bekannt. 

Dazu gehört das Xiaomi M8 Handy, welches damals wohl als erstes Smartphone mit dem neuen Qualcomm Chipsatz ausgestattet war. 

Zahlreiche weitere Smartphones mit Dual-Frequenz Technik kommen von Huawei und OnePlus.

Samsung setzt nur beim Note 10 auf Dual-Frequenz Technik und Apple rüstet keines seiner iPhones mit modernen GNSS Chipsätzen aus.

Eine schöne Liste mit Dual-Frequenz Smartphones gibt es auf der Galileo Seite.

Leider hatte ich bisher noch nicht die Möglichkeit, ein Gerät mit Dual-Frequenz-GPS in der Praxis zu testen.

Präzision in der Praxis

Die große Unbekannte bei der Sache ist die Antenne. Das Design und die Positionierung der Antenne ist extrem ausschlaggebend für die Präzision. 
Nicht umsonst ist Garmin beim Montana von Patch Antenne auf Quad-Helix-Stummel umgestiegen. 

Bei den Smartphones ist kaum Platz für Top-Antennen und es ist auch nicht so wichtig. Handys können sich statt auf GPS auch auf WLAN, GSM und andere Techniken zur Positionsbestimmung stützen.

Somit sollte es erst dann richtig spannend werden, wenn ein GPS-Gerätehersteller einen Chipsatz mit Multi-Band-GNSS einbaut.

Persönliches Fazit 

Mehr Genauigkeit ist im Prinzip immer zu befürworten. Zumindest so lange sie ohne große Nachteile wie deutlich reduzierte Akkulaufzeit erkauft wird. 

Hast du bereits Erfahrungen mit Multi-Band-GPS machen können? Schreib mir doch mal bitte deine Erfahrungen in die Kommentare. 

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Ein Gedanke zu „Dual-Frequenz-GPS im Technik Check“

  1. Entschuldigung, ich benutze Google Übersetzer von Englisch nach Deutsch

    Ich habe dieses Video gesehen
    https://www.youtube.com/watch?v=OMS2I-apI8Q
    auch in diese Webseite
    https://gpsradler.de/ratgeber/dual-frequenz-gps/

    In ihnen finden wir die Info „L2-Band ist NUR für Militär …“
    Entschuldigung, aber diese Informationen sind nicht korrekt. Es gibt 2x L1-Signale und 2x L2-Signale. Ein Paar für Zivilisten L1C + L2C und ein Paar L1M + L2M für Militär

    Es gibt 4 zivile Signale – L1C / A, L1C, L2C, L5 für die US-GPS-Navigation (Navstar)

    lesen Sie den Artikel
    https://www.gps.gov/systems/gps/modernization/civilsignals/

    Nicht nur heute, sondern vor vielen Jahren können zivile Kunden Geräte mit L1-, L2- und L5-Signalen kaufen. Aber dort teuer und gehören professionellen Käufern – oder reichen Leuten

    Antworten

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