So funktionieren Ortungssysteme: Drathlos zum Hund

Klassische Funktelemetrie

Mit diesem System hat die Hundeortung begonnen. Aus der Wildtierforschung schon seit vielen Jahrzehnten bekannt, wurde das System bereits 1977 für die skandinavischen Jäger in kompakten Geräten verbaut. Der Sender, der an einem Hundehalsband befestigt wird, sendet permanent ein analoges Funksignal. Akustisch und optisch zeigt der Empfänger die Signalstärke an. Wird der Empfänger in Richtung des Senders gehalten, wird das Signal besser empfangen und daher der angezeigte Wert am Empfänger höher. Dadurch lassen sich Richtung und Entfernung zum Hund abschätzen.

Der einfache Signalton kann durch einen Bewegungssensor und einen Lautsensor noch verändert werden. So wird der lautgebende Hund beispielsweise durch einen doppelten Signalton angezeigt, der sich bewegende Hund durch eine Verdoppelung der Signalfrequenz. Der Signalabstand ist dadurch schneller. Die Anwendung dieses Systems bedarf einiger Übung, weil die Entfernung zum Hund nur aufgrund von Erfahrung mit dem System abgeschätzt und die Richtungsbestimmung teilweise durch Reflexionen der Funkwellen beispielsweise an Felsen verfälscht werden kann. Der große Vorteil des Systems ist die absolute Zuverlässigkeit, da nur sehr wenig Elektronik vorhanden ist. Zudem bestechen Radiotelemetriegeräte durch die einfache Handhabung. Die Sender müssen nicht konfiguriert werden, sondern sind sofort mit dem Einschalten aktiv.

Am Empfänger wird lediglich der Kanal des Senders eingestellt und gegebenenfalls die Empfangsempfindlichkeit nivelliert. Lange Laufzeiten der Senderbatterien sind ebenfalls ein typisches Merkmal dieser Geräte. Weil sie nur ein analoges Signal abgeben müssen, verbrauchen die Sender wenig Strom. Solche Systeme sind prädestiniert für abgelegene Jagdgebiete, weil sie unabhängig von Handynetzen arbeiten. Allerdings ist die Reichweite durch die Sendeleistung und das Gelände begrenzt.

Vorteile:
– relativ große Reichweite
– Handynetzverbindung nicht erforderlich
– bewährte, robuste Geräte
– Bewegungs- und Lautanzeige
– geringer Batterieverbrauch
– einfache Handhabung

Nachteile:
– nur geringer Informationsgehalt
– Gelände begrenzt Reichweite
– keine Kartenansicht

GPS per Funk:

Während bei der Radiotelemetrie nur die Richtung und die grobe Entfernung zum Sender angegeben werden, erhöht die Verwendung von GPS-Daten (Global Positioning System) den Informationsgehalt deutlich. Sender und Empfänger bestimmen mithilfe von GPS-Satelliten ihre eigene Position. Mindestens 24 Satelliten umkreisen in ihren Umlaufbahnen die Erde und senden von dort Positionssignale.

Damit die Empfänger auf der Erde ihre eigene Position bestimmen können, benötigen sie Signale von mindestens drei Satelliten. Jeder weitere bringt jedoch eine höhere Positionsgenauigkeit. Der Sender im Hundehalsband übermittelt dann über ein digitales Funksignal seine Koordinaten an den Handempfänger des Hundeführers. Mithilfe seines eigenen Standorts kann dieser die genaue Richtung und Entfernung ermitteln. Teilweise sind in den Empfängergeräten auch topografische Karten hinterlegt. So kann der Hundeführer die Geländesituation detailliert einschätzen. Auch diese Systeme haben ihre Stärke in der einfachen Handhabung. Sobald sie eingeschaltet werden, sind diese betriebsbereit, sofern sie mindestens drei Satelliten gefunden haben. Wie bei den klassischen Telemetriegeräten ist die Reichweite durch die Sendeleistung und das Gelände begrenzt. Allerdings ist durch den höheren Informationsgehalt (Datenübermittlung) auf der Funkwelle eine Reichweite wie bei reinen Telemetriesystemen nicht erreichbar.

Vorteile:
– unabhängig vom Handynetz
– exakte Angaben zur Entfernung und Richtung
– weitere Informationen (Laut, Höhenunterschied) möglich
– teilweise topographische Karten zur Orientierung

Nachteile:
– geringere Funkreichweite
– Gelände begrenzt Reichweite
– höherer Energieverbrauch der Sendehalsbänder

Grundprinzipien der Funktechnik – vereinfacht:

Beide zuvor genannten Systeme arbeiten mit Funktechnik. Dabei gibt es folgende Grundsätze zu beachten:

1. Die Sendeleistung ist in Deutschland zulassungsfrei auf 0,5 Watt begrenzt.
2. Die Frequenzbereiche sind gesetzlich reglementiert.

Bei der Wahl der Frequenz können die Hersteller auf verschiedene freie Frequenzen zurückgreifen. Dabei gilt es allerdings, einen gewissen Spagat zwischen der Reichweite und der Hindernisüberbrückung der Funkwellen zu vollführen. Funkwellen, die eine extrem gute Reichweite haben, kommen mit Hindernissen nicht gut zurecht und umgekehrt. Die beiden Prinzipien können auch bildhaft als „wasserartige“ und „lichtartige“ Ausbreitung beschrieben werden. Daraus ergeben sich folgende Konsequenzen:

1. Je höher die Frequenz, desto „lichtähnlicher“ ist die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen mit der Auswirkung, dass direkte Sicht zwischen Sender- und Empfängerantenne bestehen muss. Gegenstände erzeugen einen sogenannten Funkschatten.
2. Schlechtere Materialdurchdringung bei höheren Frequenzen. Jegliche Gegenstände – ganz gleich aus welchem Material – zwischen den beiden Antennen verringern die nutzbare Reichweite.
3. Je niedriger die Frequenz, desto weniger stören Hindernisse. Der Nachteil: die Ausbreitung der Wellen schreitet nicht so weit voran wie bei hohen Frequenzen.

GPS über SMS:

Der größte Nachteil der Radiotechnik – die eingeschränkte Reichweite – erforderte neue Wege der Datenübertragung. So brachte im Jahr 2002 die finnische Firma „Tracker“ das erste Hundeortungssystem auf den Markt, das den von den GPS-Satelliten ermittelten Standort über eine SMS-Textnachricht (Short Message Service) per GSM-Handynetz an das Telefon des Hundeführers übermittelte. Zunächst wurden die Daten ohne eine weitere Verarbeitung am Handy ausgelesen. Der Hundeführer musste die Geokoordinaten in ein anderes GPS-Handgerät eingeben, um zu seinem Hund zu finden.

Schon bald wurden eigene Programme für Mobiltelefone entwickelt, mit denen der Hundeführer mittels Kompassanzeige oder Kartenansicht zu seinem Hund geführt wurde.
Spezielle Empfangsgeräte sind mit diesem System daher nicht mehr erforderlich, sondern es genügt ein Smartphone. Die Informationsmenge ist dabei nahezu unbegrenzt. Geschwindigkeit, Laut, Entfernung und weitere Daten werden auf Wunsch vom Hundesender geliefert. Voraussetzung dafür ist allerdings eine vorhandene Handy-Netz-Abdeckung am Standort von Hund und Hundeführer. Hat der Sender des Hundes noch ein eingebautes Mikrofon, können die Umgebungsgeräusche des Hundes per Anruf abgehört werden. Damit kann sich prüfen lassen, ob der Hund etwaiges Wild verbellt oder bereits in einem Auto sitzt und „Radio hört“.

Unbegrenzte Reichweite und sehr hoher Informationsgehalt sind die absoluten Vorteile dieser Technik. Auch in Gebieten mit schlechtem Handynetz ist es oft möglich, noch eine SMS zu senden oder zu empfangen. Nachteilig bei dem hohen „Technisierungsgrad“ des Systems ist, dass vielfältige Einstellungen und elektronische Komponenten automatisch zu einer höheren Störungsrate führen. Auch die anfallenden Kosten für die SMS-Gebühren sind eher nachteilig.

Vorteil:
– keine Reichweitenbegrenzung
– sehr genaue und vielfältige Information
– sehr gute topographische Karten
– SMS auch bei schlechter Netzabdeckung
– Mithören möglich

Nachteile:
– viele Komponenten (Fehlerquellen)
– Handynetz erforderlich
– zusätzliche Kosten

GPS über GPRS:

Um die zeitliche Verzögerung der SMS auszuschalten, entstanden Systeme, die eine Standleitung über das mobile Internet per GPRS (General Packet Radio Service) zum Sender im Hundehalsband aufbauen. Somit sind die Positionsdaten brandaktuell und werden nahezu in Echtzeit übertragen. Neben der genauen Position werden Akkustand, Bellen und Geschwindigkeit des Hundes übermittelt. Sämtliche Informationen werden nicht direkt an den Hundeführer gesendet, sondern auf einen speziellen Server. Auf diese Daten können dann auch andere Personen, sofern berechtigt, zugreifen. Dies ist dann hilfreich, wenn der Hundeführer zu Fuß unterwegs ist und Helfer im Auto der Hatz folgen. Auch bei Drückjagden kann diese Option ein großer Vorteil sein. So können die Laufwege aller besenderten Hunde und die Standorte der Schützen auf dem Display visualisiert werden. Auch bei diesen Systemen können die Umgebungsgeräusche des Hundes über ein Mikrofon abgehört werden. Die Voraussetzung ist auch dabei wieder eine bestehende Netzab deckung von Hund und Hundeführer. Derartige Systeme werden beispielsweise auch von speziellen Rettungshundestaffeln eingesetzt, da die Einsatzleitung so über alle Positionsdaten der Gespanne verfügt.

Selbstverständlich ist auch bei diesen Geräten eine Netzabdeckung zum Betrieb erforderlich. Die unbegrenzte Reichweite, die hohe Datendichte und die Aktualität der Informationen sind bei den GPRSOrtungsgeräten die herausragenden Merkmale. Die Grundeinstellungen erfordern teilweise einiges an Technikaffinität, werden aber meistens durch einen kompetenten Service der Hersteller unterstützt.

Vorteile:
– keine Reichweitenbegrenzung
– genauste Information
– Livetracking
– gute Karten
– Zugriff von weiteren Personen möglich
– spätere Auswertung an PC möglich
– Routenverlauf online genau nachvollziehbar
– durch Spezialfunktionen Koordinieren von Nothilfe möglich
– SOS-Funktion integriert

Nachteile:
– viele Komponenten (Fehlerquellen)
– Handynetz erforderlich
– zusätzliche Kosten für Paketdaten (sehr gering)

Einige Hersteller kombinieren verschiedene Funktionsweisen miteinander. Durch die Kombination von GPS-Ortung und Datenübermittlung per GPRS auf der einen Seite sowie Ortungsmöglichkeit via Funktelemetrie auf der anderen wird der Einsatzbereich der Geräte breiter. Fällt die GPS-Ortung wegen eines Funkloches aus, kann der Hund immer noch per Telemetrie gesucht werden.

GPS über Satellit:

Ein Wunschtraum aller Hundeführer. Die Reichweitenprobleme der Funktechnik und die Netzabdeckungsprobleme der oben genannten Systeme wären damit Geschichte. Aus der modernen Wildtierforschung gibt es Modelle von Ortungshalsbändern, die GPS-Daten an Kommunikationssatelliten weiterreichen.

Diese senden die Daten dann zurück zum Empfänger auf der Erde. Allerdings sind bei dieser Variante zu wenig Satelliten für die Kommunikation im Weltall, sodass auch hier Löcher in der Datenweitergabe von bis zu drei Stunden entstehen können. Somit bleibt dieser Wunschtraum, zumindest aktuell, für die Hundeortung unerfüllt.

Bilder: Stefan Mayer.