Akquisitionszeit

Die Akquisitionszeit ist die verstrichene Dauer vom Einschalten oder Neustart eines GPS-Empfängers bis zur erfolgreichen Verriegelung auf ausreichend Satellitensignalen, um einen ersten Positionsfixes zu berechnen. Dies ist nicht die laufende Aktualisierungsrate deines Standorts, sondern die Startverzögerung. Ein Cold-Start, bei dem der Empfänger keine Vorkenntnisse über seinen Standort oder die Satellitenkonstellation hat, benötigt typischerweise 30 Sekunden bis mehrere Minuten. Ein Warm-Start, bei dem der Empfänger einige Bahndaten behält, aber für Stunden oder Tage ausgeschaltet war, kann in 10 bis 30 Sekunden abgeschlossen sein. Ein Hot-Start, durchgeführt innerhalb weniger Minuten nach dem letzten Fix mit noch gültigen gecachten Ephemeridendaten, kann die Verriegelung in weniger als 10 Sekunden erreichen.

Der Empfänger muss mindestens vier Satellitensignale erfassen, um eine dreidimensionale Position plus Zeitkorrektur zu berechnen. Jeder Satellit sendet seine Ephemeride (Orbitalposition), seinen Almanach (Konstellation-Status) und sein Zeitsignal auf 1575,42 MHz, der L1-Frequenz. Der Prozessor des Empfängers führt eine zweidimensionale Suche über mögliche Doppler-Verschiebungen und Code-Phasen durch, um das Spreizspektrum-Signal jedes Satelliten zu erkennen, das trotz Datenübertragung mit 50 Bit pro Sekunde nur etwa 2 MHz Bandbreite beansprucht. Schwache Signale und schlechte Geometrie, wie Abschattung in urbanen Schluchten oder ein Empfänger unter dichtem Laubwerk, verlängern die Akquisitionszeit erheblich, manchmal auf mehrere Minuten, oder führen überhaupt zu keinem Fix.

Assisted-GPS (A-GPS) und Assisted-GNSS (A-GNSS) Systeme verkürzen die Akquisitionszeit, indem sie vorhergesagte Ephemeridendaten und Referenzzeit über eine Netzwerkverbindung herunterladen, bevor sie versuchen, die Satelliten zu verriegeln. Militärische und Vermessungsempfänger, die Dual-Frequenz L1/L5 oder L1/L2C Signale nutzen, können schneller erwerben als Single-Frequenz-Zivileinheiten, weil sie die ionosphärische Verzögerung schneller auflösen. Software-definierte Empfänger mit großen kohärenten Integrationsfenstern können schwächere Signale erkennen, aber auf Kosten längerer Berechnung, wobei sie Geschwindigkeit gegen Empfindlichkeit abwägen.

Der Begriff spiegelt den Telekommunikations-Sinn von Akquisition wider, nämlich die Etablierung oder Verriegelung eines Signals. In Radar und Kommunikation bezieht sich Akquisition auch auf Zielerkennung oder Trägerverriegelung. GPS-Empfänger müssen jeden Satelliten unabhängig erwerben, bevor die Lösungs-Engine eine Position berechnen kann, daher hängt die Gesamt-Akquisitionszeit oft davon ab, welcher Satellit am schwierigsten zu erkennen ist, nicht vom Durchschnitt. Die Spezifikationen unterscheiden sich zwischen Herstellern und Chipsets; ein Consumer-Smartphone-Empfänger und ein professioneller Vermessungs-Empfänger lösen das gleiche physikalische Problem, aber mit stark unterschiedlichen Empfindlichkeiten und Kohärenz-Strategien.