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Was ist GPS?

GPS ist die Abkürzung für Global Positioning System, ein zunächst vom US-amerikanischen Militär eingeführtes System zur weltweiten Ermittlung der eigenen Position auf wenige Meter genau. In vergangenen Jahren konnte dieses System für die zivile Nutzungen nur mit einer gezielten Ungenauigkeit von einigen hundert Metern genutzt werden, doch wurde diese künstliche Verrauschung des Empfangs bereits vor einiger Zeit abgeschaltet.

Beim GPS werden Signallaufzeiten von verschiedenen, die Erde umkreisenden Satelliten bis zum GPS-Empfänger ausgewertet und mittels eines gewissen mathematischen Aufwands die Position des Empfängers auf wenige Meter genau bestimmt. Hierzu ist es erforderlich, dass der Empfänger wenigstens 3 der ca. 30 verfügbaren Satelliten "sieht". Damit ist eine zweidimensionale Ortsbestimmung (also die "Position auf der Landkarte") möglich. Werden mindestens 4 Satelliten empfangen, ist auch eine - allerdings deutlich ungenauere - Höhenbestimmung (Höhe über Meeresniveau) möglich.

Alle Empfänger machen eine Genauigkeitsaussage zur jeweils angegebenen Position. Diese ergibt sich aus den prinzipiellen Genauigkeiten der Weglängendifferenzmessungen und hängt somit von der jeweiligen Konstellation der Satellitenpositionen ab, die üblicherweise in einer separaten Bildschirmseite auf dem GPS-Empfänger eingesehen werden kann: Liegen die gerade empfangenen Satelliten von ihrer Projektion her sehr nahe bei einander, so ergeben sich typischerweise große Fehler. Das kann z.B. beim Empfang in tiefen Häuserschluchten passieren, wo viele der prinzipiell verfügbaren Satelliten abgeschattet werden, wie nebenstehend dargestellt: Hier kommen nur 5 Signale aus der südöstlichen Himmelsecke zum Empfänger durch, und die stehen in relativ engem Winkel zu einander, was zu einer geschätzten Ungenauigkeit von 30 Metern führt.

Die von den Satelliten zu empfangenden Signale sind extrem schwach und werden durch zwischen Empfänger und Satellit liegende, elektrisch leitende Schichten so stark gedämpft, dass eine Nutzung des Systems praktisch nur im Freien oder unter relativ dünnen Schichten von Holz, Glas oder Plastikmaterial möglich ist. Selbst eine weitestgehend geschlossene Belaubung im Wald, insbesondere, wenn diese auch noch regennass ist, kann den Empfang bereits unmöglich machen. Andererseits bekam ich in einem Holzhaus bei trockenem Wetter noch einen sehr guten Empfang.

Dieses Problem betrifft auch neuere geschlossene Kraftfahrzeuge: nicht selten sind die Windschutzscheiben heutzutage mit elektrisch halbleitenden, wärmeisolierenden Schichten bedampft, die die GPS-Signale bereits bis zur Unbrauchbarkeit abschwächen können. Und durch das metallische Autodach haben die Signale erst recht keine Chance. In einem solchen Fall kann man einen GPS-Empfänger nicht mehr im Auto betreiben, sondern muss ihn, z.B. mit einem Magnetfuß befestigt, auf das Autodach oder die Motorhaube auslagern und per Kabel an ein im Fahrzeug befindliches Anzeigegerät anschließen.

Merke: Ein GPS-Empfänger ist ein Empfänger ist ein Empfänger! Er kann selber keine Daten oder Positionen übertragen, sondern arbeitet lediglich wie eine Art Radio für sehr spezielle Übertragungsinhalte! Das heißt natürlich nicht, dass man ihn nicht mit anderen Elektronikgeräten koppeln könnte (oder in solche einbauen könnte, z.B. in Handies), die dann wiederum eine Übertragung der empfangenen Signale übernehmen können.

Vielfältige Anwendungsgebiete

Neben der reinen Navigation zu Wasser, auf der Straße oder in der Luft wird die GPS-Technik mittlerweile recht vielfältig eingesetzt. Sie dient der Abrechnung von Mautgebühren, der schnellen Kartierung von geografischen Objekten (Überlandleitungen, Briefkästen etc.), dem Beackern von Feldern und nicht zuletzt auch dem reinen Freizeitvergnügen: Unter dem Begriff des "Geo-Caching" hat sich eine Form der postmodernen Schnitzeljagd entwickelt, bei der mit Hilfe eines GPS-Empfängers versucht wird, kleine, versteckte Gegenstände in Feld, Wald und Wiese zu finden. Diese bunte Vielfalt von Anwendungen wird in anderen Webseiten ausführlich behandelt, etwa in Thorsten Luhm's GPS- und Geocaching-Seiten (deutsch) oder Andreas van Hooijdonk's "GPS Practice and Fun" (englisch).
P. Roosen, 2005-10-12