Was ist Zweifrequenz-GPS und warum verwendet Apple es?

Apple scheint mit der Watch in einer eigenen Liga zu spielen. Bei der Veranstaltung im September 2022 brachte der Technologieriese neben der Apple Watch Series 8 und der SE der zweiten Generation, der Apple Watch Ultra, eine brandneue Ergänzung seiner Smartwatch-Reihe auf den Markt. Zweifellos gingen sie mit Ultra auf die Spitze und packten es mit dem präzisen Dual-Frequenz-GPS. Dieselbe Funktion wird auch der iPhone 14 Pro-Reihe hinzugefügt.

Es ist kein Geheimnis, dass eines unserer Lieblingsfeatures die Möglichkeit ist, GPS für die Navigation zu verwenden, egal ob direkt am Handgelenk oder über das Smartphone. Aber das GPS ist schon präzise. Was ist also der Bedarf an Dual-Frequenzband-GPS?

Nun, Apple versucht, die Genauigkeit von GPS-Signalen durch diesen Prozess zu erhöhen. Aber das Feature ist an sich nicht neu. Wenn Sie ein OnePlus-, Xiaomi- oder sogar ein Huwaei-Mobilteil haben, verwenden Sie diese Funktion möglicherweise bereits. Lassen Sie uns eintauchen, um mehr darüber zu erfahren und ob Sie es brauchen.

Was ist Dual-Frequenzband-GPS

Die Abbiegehinweise in Ihrer Navigations-App sind das Ergebnis eines von einem Satelliten empfangenen GPS-Signals. Wie alle elektronischen Signale arbeitet auch GPS auf einem bestimmten Frequenzsystem. Der Frequenzbereich, über den das Signal arbeitet, wird als Frequenzband bezeichnet, und es gibt mehrere Frequenzbänder. Heutzutage arbeiten die meisten GPS-Systeme auf einem einzigen Frequenzband – dem so genannten L1-Band (dazu später mehr).

Um die punktgenaue Ortungsgenauigkeit zu erhöhen, kann nun ein Gerät gebaut werden, das ein zusätzliches Frequenzband verwendet. Dies wird als Zweifrequenz-GPS bezeichnet. Es war einer der Hauptschwerpunkte von Apple, als sie die neue Reihe von Apple Watches und die iPhone 14 Pro-Serie vorstellten. (Verpassen Sie nicht diese brandneuen Hintergrundbilder der iPhone 14-Serie).

Schauen wir uns den Unterschied zwischen Ein- und Zweifrequenz-GPS im Detail an.

Single vs. Zweifrequenz-GPS

Der auffälligste Unterschied besteht darin, dass ein herkömmliches Einfrequenz-GPS Genauigkeiten von bis zu 5 Metern bietet, während ein Zweifrequenz-GPS Genauigkeiten im Zentimeterbereich bieten kann.

Wie bereits erwähnt, verwenden die meisten Einfrequenzgeräte seit Jahren das L1-Band. Und die größte Einschränkung des L1-Bands besteht darin, dass sein Signal hohe Objekte, atmosphärische Verzerrungen oder sogar dichtes Laub im Pfad nicht umgehen kann. Dies führt zu Ungenauigkeiten.

Hier erweist sich das Zweifrequenzsystem als effizient. Apple verwendet das L1-Band zusammen mit dem L5-Band im Dual-Band-System, um die mit dem früheren Band verbundenen Einschränkungen zu überwinden.

Es wäre zwar sinnvoller, das L5-Signal allein für mehr GPS-Genauigkeit zu verwenden, aber es ist nicht möglich. Das L5-Band befindet sich derzeit in der Vorbereitungsphase. Daher kombiniert Apple L1 und L5, um das Beste ohne Schluckauf zu liefern. In naher Zukunft könnten wir L5-Signale sehen, die unser GPS-Erlebnis auf iPhones antreiben; man weiß nie.

Wie funktioniert das Precision Dual-Frequency GPS?

Das Hauptziel eines Zweifrequenzsystems besteht darin, die Qualität des Eingangssignals zu verbessern, indem Rauschen reduziert und Fehler beseitigt werden. Ein schwerwiegender Fehler, der die Signalverarbeitung behindert, wird als Mehrwegfehler bezeichnet.

Was sind Multipath-Fehler?

Wenn Sie Navigationsdaten anfordern, verwenden Sie Ihre Uhr (oder Ihr Telefon) als Empfänger, der Signale und Informationen von einem Satelliten, dem Sender, anfordert. Nun muss das Signal vom Satelliten (Sender) zu Ihrem Gerät (Empfänger) wandern.

Der Weg zwischen den beiden ist nicht klar und hat viele Objekte dazwischen, von größeren Objekten wie Wolkenkratzern bis hin zu kleineren Objekten wie Partikeln in der Ionosphäre. Das Signal wird von diesen Objekten reflektiert, um mehrere Signalpfade zu bilden. Diese reflektierten, neuen Signalpfade werden keine nützlichen Informationen enthalten.

Dies führt zu Fehlern in den empfangenen Informationen, die als Mehrwegefehler bezeichnet werden und behoben werden müssen.

Wie stärkt das L5-Frequenzband GPS-Signale?

Das L5-Band hat viele Vorteile gegenüber dem L1-Band, wie höhere Leistung und höhere Genauigkeit, aber ein Hauptvorteil ist seine Fähigkeit, unerwünschte reflektierte Signale zu erkennen, die durch Mehrwegfehler verursacht werden. Sobald also die Bänder L1 + L5 aktiv sind, identifizieren sie unerwünschte Signale und stellen sicher, dass sie die Ausgangsinformationen am Empfängerende nicht beeinflussen.

Ein weiterer Parameter, den wir kennen müssen, ist die Chiprate – die Anzahl der Impulse pro Sekunde, die gesendet oder empfangen werden. Die Chiprate der L5-Signalbänder ist fast zehnmal höher als die der L1-Signalbänder. Die Fähigkeit zur Fehlerreduzierung ist direkt proportional zur Chiprate. Somit werden die Fehler und das Rauschen zehnfach reduziert, wenn ein L5-Band verwendet wird.

Benötigen Sie ein Zweifrequenz-GPS-Gerät?

Das Ziel eines Dualband-Frequenzsystems ist es, die Genauigkeit von GPS-Daten zu verbessern. Aber seien wir ehrlich, wir haben nicht viele Benutzer, die sich über die aktuelle Single-Band-GPS-Technologie beschweren. Für wen ist es also gedacht?

Apple hat uns während der Auftaktveranstaltung ein nachvollziehbares Beispiel gegeben – den Chicago Marathon. Die Strecke des Marathons hat viele Wolkenkratzer und wie bereits erwähnt, kann dies zu einigen Ungenauigkeiten im GPS-Signal führen. Das Dual-Frequenz-System kann also helfen.

Wenn Sie ein Abenteuerliebhaber sind und sich oft in die Wildnis wagen oder in Gebieten leben, in denen es wenig Konnektivität gibt, ist das Dual-Frequenz-System genau das Richtige für Sie. Darüber hinaus veröffentlichte Apple auch eine Notfall-SOS über Satellit Funktion für Ihre Sicherheit.

Da dies auch in der iPhone 14 Pro-Serie vorhanden ist, sind wir sicher, dass ein anderer Anwendungsfall dieses System verwenden kann, um Drohnen sicher zu steuern und zu landen. Eine zentimetergenaue Genauigkeit kann Ihnen helfen, Ihre Drohnen genau zu überwachen und zu positionieren.

Jetzt müssen wir warten, bis sich diese Geräte realen Tests stellen, um zu sehen, wie sich das neue GPS verhält und ob es in mehr Situationen helfen kann, als wir uns vorstellen können.

Dualband-GPS für höchste GPS-Genauigkeit

Das war alles, was Sie über das Dualband-GPS auf der Apple Watch Ultra wissen müssen. Faszinierend ist, dass diese Technologie nur in High-End-Industriesystemen eingesetzt wurde. Das L5-Band ist ebenfalls ein Band, das früher nur Flugfunkdiensten vorbehalten war. Aber dank der Verfügbarkeit von kostengünstigen Komponenten können wir es auf Geräten wie der Apple Watch Ultra sehen. Wir sind sehr gespannt, wie es sich in der realen Welt abspielt, und wir hoffen, Sie sind es auch!

Zuletzt aktualisiert am 14. September 2022

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