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So funktioniert GPS

Von Michael S. •
Von Michael S. •

Ob Navigationssysteme, Smartphones, Tablets oder Smartwatches – viele technische Geräte, die uns heute durch den Alltag begleiten, sind mit GPS (dem Global Positioning System) ausgestattet. Das GPS-System macht es möglich, die exakte Position und Geschwindigkeit von Ortungsgeräten und ihren Besitzer zu bestimmen.

“GPS-Technik ist faszinierend und wir greifen meist mehrmals täglich darauf zurück. Doch wie funktioniert GPS eigentlich? Wir klären auf!”

- Ihr Hartlauer-Team

Was ist GPS?

GPS ist die Abkürzung für Global Positioning System. Dieses satellitengestützte Navigationssystem wurde einst vom US-Verteidigungsministerium zur weltweiten Positionsbestimmung eingesetzt.

Seit dem Jahr 2000 ist GPS auch – und vor allem – für alltägliche Anwendungsmöglichkeiten verfügbar, bei denen der Standort mit hoher Genauigkeit bestimmt werden soll. Nicht nur für die Navigation mit dem Auto, sondern auch für den Outdoor-Bereich, also etwa beim Wandern oder Radfahren, ist GPS mittlerweile zum festen Bestandteil der Ausrüstung geworden.

Seit mehr als 10 Jahren finden sich am Markt nicht nur Navigationsgeräte, die auf GPS zurückgreifen, sondern auch Android-Smartphones und iPhones mit integrierten GPS-Empfängern. Fitness-Tracker, Smartwatches und GPS-Uhren vervollständigen das Angebot rund um die GPS-basierten Geräte bei Hartlauer.

GPS Funktionsweise

GPS-Technik ist faszinierend und wir greifen meist mehrmals täglich darauf zurück. Doch wie funktioniert GPS eigentlich? 

  1. Die Erde wird von einer Vielzahl von GPS-Satelliten umkreist.
  2. Diese senden dauerhaft ihre Position und die aktuelle Zeit an verschiedene Zentralen auf der Erde.
  3. Damit ein GPS-Gerät seine eigene Position ermitteln kann, muss es Kontakt mit mindestens vier GPS-Satelliten haben. Es gilt: Je mehr Satelliten, umso genauer kann die eigene Position und Geschwindigkeit ermittelt werden.
  4. Anhand der übermittelten Positionen und der Zeit errechnet das GPS-Gerät seine eigene Position. Das geschieht mithilfe der Zeitangabe, die verrät, wie lange das Signal vom Satelliten bis zum Gerät benötigt und der übermittelten Position des Satelliten.
  5. Die eigene Geschwindigkeit kann dann aus der Zeit ermittelt werden, die für die Strecke zwischen zwei ermittelten GPS-Koordinaten benötigt wird.

GPS-Genauigkeit und Zuverlässigkeit

Die GPS-Technik funktioniert mittlerweile sehr genau und übermittelt die Daten äußerst zuverlässig. Dabei kann die Genauigkeit etwa zwischen 13 Metern und einem Millimeter variieren. Übliche GPS-Empfänger, wie sie etwa in Smartphones und Co verbaut sind, haben eine Genauigkeit von 13 bis 2 Metern. Wer die Entfernung noch genauer berechnen möchte, braucht ein aufwendigeres Differential-GPS.

Fehlerquellen

Es gibt einige Ausnahmen, die dafür sorgen, dass ein GPS-Gerät nicht zu 100 Prozent zuverlässig arbeiten kann. Solche Fehler in der Positionsbestimmung mit Navigationssatelliten machen es unmöglich, eine absolute Genauigkeit zu garantieren.

Zusammengefasst können hier vier Bereiche von Fehlerquellen infrage kommen:

  • Fehler durch den Satelliten
  • atmosphärische Störungen
  • Mehrwegeempfang (gegenseitiges Auslöschen der Funkwellen)
  • Fehler durch den Empfänger

Tritt ein solcher Fehler auf, wird versucht, die Fehlerquellen zu lokalisieren und die Effekte bzw. Auswirkungen so minimal wie möglich zu halten.

Funktionen von Outdoor-GPS Geräten

Ob bei der Fahrrad-Navigation oder beim Geocaching mit einem GPS-Gerät – damit Sie zuverlässig an Ihr Ziel gelangen, sollte das GPS-Gerät für die Outdoor-Navigation gewisse Funktionen beherrschen. So kann es beispielsweise von besonderer Relevanz sein, dass das GPS-Gerät die manuelle Eingabe von GPS-Koordinaten möglich macht.

Darüber hinaus wird von einem solchen GPS-Gerät in der Regel erwartet, dass es eine Anzeige zur Entfernung und Richtung zum Ziel ermöglicht. Schließlich bildet diese Funktion die Grundlage dafür, dass auch schwer erreichbaren Orte erfolgreich gefunden werden.

Wer das GPS-Gerät gerne und häufig zur Hand nimmt, freut sich außerdem über ein Modell, bei dem Beschreibungen, Informationen zum Gelände sowie weitere Daten gespeichert werden können.

Wichtige Funktionen für GPS-Geräte sind:

  • das große Display
  • vorinstallierte Karten
  • ein großzügiger Speicher
  • eine gewisse Laufzeit
  • das geringe Gewicht
  • zusätzliche Gimmicks

iPhone GPS

Wer ein iPhone besitzt und hier Apps verwendet, die auf den Standort zurückgreifen, der sollte das GPS aktivieren. Dies kann außerdem notwendig werden, damit unterschiedliche Anwendungen wie gewünscht funktionieren.

Ortungsdienst am iPhone aktivieren und ausschalten

Beim iPhone schalten Sie Ortungsdienste für bestimmte Apps wie folgt ein- oder aus:

  1. Gehen Sie zu "Einstellungen", dann weiter zum Punkt "Datenschutz" und hier zu den "Ortungsdiensten".
  2. Hier können Sie sich vergewissern, dass die Ortungsdienste aktiviert sind.
  3. Um dies für bestimmte Apps zu definieren, scrollen Sie nach unten.
  4. Tippen Sie auf die gewünschte App, um eine Option auszuwählen.
  5. Wählen Sie "Nie", um der App jeglichen Zugriff auf Ortungsdaten zu verweigern.
  6. Entscheiden Sie sich für "Nächstes Mal fragen", damit Sie beim nächsten Nutzen der App erneut gefragt werden.
  7. Klicken Sie auf "Beim Verwenden der App", um der App nur dann Zugriff auf Ortungsdaten zu ermöglichen, wenn sie oder eine ihrer Funktionen auf dem Bildschirm angezeigt werden.
  8. Entscheiden Sie sich für die Option "Immer", kann die App jederzeit – auch im Hintergrund –auf Ihre Ortungsdaten zugreifen.

Je nach App stehen ggf. auch nur zwei Optionen zur Auswahl.

Häufig gestellte Fragen

Wie funktioniert GPS auf dem Handy?

Das GPS auf dem Handy funktioniert genauso wie die GPS-Empfänger in Navigationsgeräten.

  1. Eine im Smartphone verbaute Antenne empfängt die Signale von GPS-Satelliten.
  2. Anschließend bestimmt das Handy aus der Position der Satelliten und daraus, wie lange deren Signale zum Handy brauchen, den aktuellen Standort eines Smartphones.

Voraussetzung ist natürlich, dass die Ortungsfunktion sowie das Handy selbst eingeschaltet sind.

Ist GPS das gleiche wie Standort?

Per Definition wird mithilfe der GPS-Funktion der Standort genau bestimmt. Das ist zum Beispiel dann notwendig, wenn Sie eine Navigations-App verwenden oder Ihren aktuellen Standort mit Kontakten teilen möchten. Für die genaue Standortbestimmung muss die GPS-Funktion aktiviert werden.

Wie benutzt man GPS?

Wer sich per GPS navigieren und einen Zielort finden möchte, tippt bei dem GPS-Gerät oder der verwendeten App auf das Suchfeld. Hier können Sie die GPS-Koordinaten in der Suchleiste in mehreren Formen eingeben. Auch eine Volltextsuche der gewünschten Zieladresse ist in der Regel möglich.

Wie genau und zuverlässig ist GPS?

Wie zuverlässig GPS wirklich ist, hängt davon ab, wie die GPS-Satelliten aktuell stehen – ob zum Beispiel Hindernisse die Signale verfälschen. Darüber hinaus ist die Zuverlässigkeit von GPS-Geräten auch von dem jeweiligen GPS-Empfänger selbst abhängig. Mit einem modernen GPS-Empfänger kann man unter optimalen Voraussetzungen eine Genauigkeit von etwa 3 Metern erreichen.

Wie wird GPS berechnet?

GPS wird mithilfe von Satelliten berechnet: Diese senden elektromagnetische Signale, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Mithilfe der Zeit, die ein Signal vom Satelliten bis zum Standort des Empfängers braucht, lässt sich die Entfernung berechnen. Die Formel für GPS lautet:

Lichtgeschwindigkeit x Zeit = Entfernung

Die Position sowie eine Route wird mithilfe der Entfernungen zu mindestens drei weiteren Satelliten gemessen bzw. berechnet.

Von Michael S. Michael probiert alles aus, was ihm unter die Finger kommt. Egal ob iPhone oder Android Flagschiff, jedes Gerät wird von ihm auf Herz und Nieren geprüft. In seiner Freizeit fröhnt er der Bergluft und fährt entweder mit einem Brettl oder auf zwei Rädern talwärts.
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