GPS-Empfang in der Hosentasche

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Der menschliche Körper reduziert den Antennengewinn

Der Antennengewinn im freien Raum (ohne menschliche Einwirkung) und die entsprechenden Messungen zur Richtcharakteristik des Antennengewinns sind nicht relevant für die Fußgängernavigation: Der menschliche Körper beeinträchtigt den Antennengewinn bzw. die Richtcharakteristik in beträchtlichem Umfang.

Wichtig ist auch das Thema Energie sparen: Das GPS-Chipset weist die höchste Leistungsaufnahme auf, wenn es nach dem Satellitensignal sucht. Ist es erst einmal auf dem Signal „eingerastet“, kann es in den Low-Power-Tracking-Modus wechseln.

Um das GPS-Chipset im Low-Power-Tracking-Modus zu halten, sollte sichergestellt werden, dass es nicht das Signal verliert, sobald es einmal eingerastet ist. Weist aber die GPS-Antenne eine Nullstelle bzw. ein Minimum in der Richtcharakteristik auf, verliert das GPS-Chipset das Satellitensignal. Dann wechselt es erneut in die Re-Akquisition genannte Suchphase nach Satellitensignalen – und verbraucht mehr Leistung.

Der menschliche Körper – ein elektromagnetischer Schwamm

Eine weitere signifikante technische Herausforderung bei der Implementierung von GPS in Mobiltelefonen ist der menschliche Körper. Bei Fußgängernavigation wird das Gerät in unmittelbarer Nähe verwendet. Trifft eine Radiowelle auf die Antenne, erzeugt sie ein dichtes Feld elektromagnetischer Abstrahlung, das die Antenne umgibt. Dies wird als Nahfeld bezeichnet. Bei konventionellen Antennen kann diese Nahfeld-Abstrahlung einen Raum mit bis zu 1 m Radius um die Antenne belegen.

Weil der menschliche Körper zu größten Teilen aus salzigem Wasser besteht, agiert er wie ein elektromagnetischer Schwamm und absorbiert die Energie des Nahfelds, was dielektrische Verluste zur Folge hat.

Hält ein Mensch das Mobiltelefon in seinen Händen, dann absorbiert sein Körper die elektromagnetische Strahlung, und das GPS-Signal leidet unter wesentlichen Performance-Verlusten – der Antennengewinn bricht ein, die Richtcharakteristik wird in hohem Maß beeinträchtigt, so dass die Satellitensignale aus dem Orbit nicht empfangen werden können.

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