Bestimmung der Fehlerschwankungen des Global Positioning System und dessen Anwendbarkeit in der Unfallrekonstruktion

von Lars Berscheid (15, Sächs. Landesgymnasium St. Afra zu Meißen)

Kategorie: Arbeitswelt 2011
Betreuer: Dr. Horst Ocholt (Sächs. Landesgymnasium St. Afra zu Meißen)
Wettbewerbsart: Jugend forscht

Gewonnene Preise:
  • 2. Platz im Landeswettbewerb
  • Sonderpreis "Forschungspraktikum des DLR in Braunschweig" im Landeswettbewerb
  • Regionalsieger
  • Sonderpreis "ZfP-Sonderpreis der DGZfP e.V." im Regionalwettbewerb

GPS ist im Laufe der Zeit zu einem wichtigem Bestandteil in unserem Alltag geworden. Die Positionsbestimmung auf unserem Planeten ist dabei die wichtigste Anwendung von GPS; sie ist mittlerweile in Navigationsgeräten, Smartphones und zunehmend sogar in Kameras vorhanden. Dies wurde erst möglich, nachdem das amerikanische Militär 2000 die künstliche Verschlechterung des Signals deaktivierte. Dem technischen Fortschritt folgend wird GPS zunehmend immer genauer, ebenso die Fehlerschwankungen der Positionsbestimmung.

Dies eröffnet neue Anwendungsgebiete, wie z.B. die Unfallrekonstruktion. Diese Anwendung benötigt für einen kleinen Zeitraum (max. 60s) möglichst geringe Fehlerschwankungen, die eigentliche Abweichung vom exakten Standort ist egal, solange sich dieser nicht ändert. Ich stellte mir die Frage, ob mit handelsüblichen, mittelklassigen GPS-Empfänger die benötigte Präzision erreicht werden kann.

In der Literatur und im Internet findet man jedoch nur sehr unterschiedliche Angaben zu den Fehlern des GPS, zu den Fehlerschwankungen bei kürzeren Zeiträumen konnte ich keine Angaben finden.

Meine Untersuchungen sind in Messungen mit und ohne Bewegung zu teilen. Manche Fehler, die ich ebenso in dieser Arbeit erläutere, treten nur bei Bewegung in Erscheinung. Der Empfänger nahm jede Sekunde seinen aktuellen - mit GPS berechneten - Standort auf und speicherte diesen auf dem Computer. Um diese Daten auswerten zu können, schrieb ich ein Hilfsprogramm, das die Standartabweichung und andere statistische Faktoren berechnet. Ich nahm Messungen mit Bewegung bei unterschiedlichen Bedingungen auf, sodass ich eine möglichst realistischen Nutzung des Empfängers simulierte.

Ich kam zu dem Ergebnis, dass die Fehlerschwankungen von GPS in kurzen Zeiträumen selbst bei schlechtesten Bedingungen in einem für die Unfallrekonstruktion akzeptablen Bereich bleiben. Die Unfallrekonstruktion mithilfe von GPS besitzt folglich viele Vorteile. Sobald rechtliche Rahmenbedingungen zur Speicherung von Messwerten geklärt sind, steht einer Realisierung der Anwendung keine Hindernisse im Weg.

Bestimmung der Fehlerschwankungen des Global Positioning System und dessen Anwendbarkeit in der Unfallrekonstruktion