15.03.2023, 17:55 Uhr | Lesezeit: 3 Minuten
Jeder kennt GPS und wahrscheinlich nutzen es auch die allermeisten im Auto oder übers Smartphone. Doch wofür steht der Begriff eigentlich und wie funktioniert die Technik?
GPS steht für „Global Positioning System“. Es handelt sich um ein Navigationssystem, für das 24 Satelliten in sechs verschiedenen Umlaufbahnen die Erde in 20.000 Kilometern Höhe umkreisen. Mithilfe der Satelliten lässt sich die Position eines Objekts oder einer Person auf der Erde relativ genau bestimmen.
Die ermittelte Position wird über GPS zudem mit Geschwindigkeits- und Zeitinformationen synchronisiert. Dadurch kann man mit GPS ermitteln, an welchem Standort und zu welchem Zeitpunkt sich ein Objekt oder eine Person wie schnell bewegt. Die Technik kommt inzwischen in jedem modernen Smartphone zum Einsatz und sie bildet die Grundlage für beliebte Dienste wie Google Maps.
Trilateration – so berechnet GPS die Position
Neben den Satelliten gehören zu GPS auch Bodenkontrollstationen, um die Satelliten zu kontrollieren und zu steuern. Um GPS nutzen zu können, benötigt man einen GPS-Empfänger, der sich heutzutage in jedem Smartphone sowie in Smartwatches oder Navigationsgeräten befindet.
Der GPS-Empfänger liest die von den Satelliten ausgesendeten Mikrowellensignale und berechnet daraufhin die eigene Position. Die Technik dahinter heißt Trilateration. Das Signal eines Satelliten erzeugt eine Kugel, deren Radius vom Empfänger gemessen wird. Das wiederholt der Empfänger mit insgesamt drei Satellitensignalen. Dadurch erhält er zwei Schnittpunkte, von denen er den auswählt, der der Erde am nächsten ist – seinen eigenen Standort.
GPS ermittelt die Geschwindigkeit
Befindet sich der GPS-Empfänger in Bewegung, ändert sich folglich der Abstand zu den Satelliten und die neue Position wird berechnet. Anhand der neuen Position und der Uhrzeit ermittelt der Empfänger die Geschwindigkeit, mit der er sich gerade fortbewegt.
Für die Positionsberechnung muss der GPS-Empfänger jedoch die Signale von mindestens vier Satelliten empfangen. Drei werden für die Trilateration verwendet, der vierte dient zur Kontrolle, ob die Positionsberechnung auch korrekt ist.
Durch die Positionsbestimmung mittels GPS ist es möglich, sehr präzise Karten zu erstellen und Zeitmessungen vorzunehmen. Darüber hinaus kann eine Route zu einem festgelegten Ziel ermitteln werden – die Grundlage für jedes Navi im Auto. Letztendlich können mit dem „Global Positioning System“ auch Objekte und Personen verfolgt oder überwacht werden.
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Vom US-Militär entwickelt
GPS stammt vom US-amerikanischen Militär, das die Ortungsfunktionen des Systems zunächst zur Navigation von U-Booten einsetzte. 1983 stellte das US-Militär seine Technik zur öffentlichen Verfügung, sicherte sich aber weiterhin die volle Kontrolle über alle GPS-Daten. Erst als diese Kontrolle im Jahr 2000 aufgegeben wurde, boomte die GPS-Nutzung.
Auch wenn GPS über die Jahre stets verbessert wurde und genauere Positionsberechnungen als früher möglich sind, wurde in der Vergangenheit an verschiedenen Navigationssystemen gearbeitet. So entwickelte die EU zum Beispiel das Satellitensystem Galileo. Auch China verfügt über ein eigenes Navigationssatellitensystem namens Beidou.