Wie funktioniert GPS?

GPS heißt Global Positioning System und funktioniert über die Auswertung von speziellen Satellitensignalen. Insgesamt hat das Pentagon 36 Satelliten in den Himmel geschickt, um zunächst aus rein militärischen Gründen eine genaue Positionsbestimmung zu ermöglichen. Die Satelliten sind so verteilt, daß man Signale von einigen Satelliten überall empfangen kann. Zur Positions-bestimmung benötigt man mindestens 3 Satelliten. Will man nicht nur die Position, sondern auch noch die ungefähre Höhe über dem Meerespiegel wissen, so ist der Empfang von mindestens 4 Satelliten erforderlich. Je mehr Satelliten ausgewertet werden können, desto genauer ist das System und desto eher erhält man auch ausreichende Signale bei schlechteren Sichtbedingungen. Dennoch ist eine ausreichende Sicht auf den Himmel unbedingt erforderlich, um die Signale zu empfangen. So meldet das Gerät manchmal "Poor GPS Coverage", wenn man sich im dunklen Wald befindet und innerhalb von Häusern und auch im Auto (wenn das Gerät nicht unmittelbar an die Windschutzscheibe gehalten wird) empfängt man keine Signale, so daß die Navigationssysteme im Auto alle eine Außenantenne haben.

Welche Signale sind es die ausgewertet werden?

Ohne jetzt an dieser Stelle zu sehr in die Theorie einzusteigen, kann man sagen, daß es neben der Position des sendenden Satelliten eigentlich nur sehr, sehr genaue Zeitsignale sind. Prinzipiell sendet ein Satellit die genaue Uhrzeit des Signals und das Empfangsgerät mißt die genaue Uhrzeit des Empfangs des Signals. Da Signale sich mit der Lichtgeschwindgkeit ausbreiten, wird es eine sehr kleine Differenz zwischen der gesendeten und der gemessenen Uhrzeit geben, so daß man jetzt aus der Differenz und den genauen Positionsdaten des Satelliten die Entfernung vom Satelliten weiß. Das gleiche mit einem zweiten Satelliten ausgewertet, ergibt dann die Position. Nun ist es jedoch so, daß die notwendigerweise sehr genaue Zeitmessung sehr aufwendig ist und nicht mit dem GPS-Gerät genau genug bestimmt werden kann, um eine Position zu bestimmen. Daher wird ein dritter Satellit angepeilt, der sozusagen als Korrektur der gemessenen Zeit dient. Daher kann mit drei Satelliten der Standort genau bestimmt werden.

Wie genau ist dieses System?

Bis zum Mai 2000 wurden die Signale aus militärischen Gründen verfälscht, so daß die Genauigkeit irgendwo bei etwa 60-150 m lag. Nachdem diese künstliche Unschärfe seit einigen Monaten herausgenommen wurde, beträgt die Genauigkeit schon etwa 3-10 m. Damit kann man mit einer gut kalibrierten Karte schon manchmal erkennen, auf welcher Straßenseite man gerade läuft. Die Höhenmessung ist etwas ungenauer - vor allem sollten bei einer Höhenmessung möglichst guter Empfang möglichst vieler Satelliten herrschen - und man sollte 1-2 Minuten warten bis sich ein stabiler Wert ergibt. Auf diese Weise ist es dann schon möglich auch die Höhe auf etwa unter 10-20 Meter genau zu bestimmen. So schwankte das Gerät auf dem Wilseder Berg an der Stelle mit der Höhenangabe 169 m zwischen 173m bis176 m an - diese Genauigkeit ist für die meisten Zwecke sicher ausreichend.

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