Wie funktioniert GPS? Und was sind die Anwendungsfälle?

Zahlreiche Geräte sind heute mit dem sogenannten Global Positioning System – besser unter der Abkürzung GPS bekannt – ausgerüstet. Das ist auch der Grund, warum Navigationssysteme, Tablets wie Smartphones die exakte Position sowie auch die Geschwindigkeit bestimmen können.

Bei GPS handelt es sich um eine in den 1970er Jahren vom US Verteidigungsministerium entwickelte Technologie, die offiziell am 17. Juli 1995 in Betrieb genommen worden ist. Die Vorgängertechnologie, die von der US Marine genutzt wurde, nannte sich Navy Navigation Satellite System (kurz: NNSS), wurde aber später in Transit umgetauft.

Die Bestimmung der Position

Im Zuge der Positionsbestimmung werden mindestens vier Satelliten oder auch Funkstationen, sogenannte Sender, benötigt. Diese senden dann über Funkcodes ihre Position sowie die aktuelle Zeit zum GPS-Empfänger – also zum Navigationsgerät, Smartphone oder Tablet.

Die nachfolgende Situation soll auf einfache Art und Weise verständlich machen, wie die GPS-Technologie funktioniert:

Damit das ganze System funktioniert sind in einem Orbit von 25000 KM 24 bis 30 Satelliten installiert. Die hohe Anzahl ist notwendig, damit ein GPS Empfänger auch bei nicht ganz freiem Horizont immer Kontakt zu mindestens vier Satelitten hat.

Die Position des GPS-Empfängers wird folgendermaßen ermittelt:

Jeder Satellit strahlt fortwährend seinen individuellen Code, die aktuelle Zeit und seine individuellen Bahndaten aus. . Sodann misst der GPS-Empfänger die Zeit, wie lange das Signal des Satelliten (bzw. Senders) zu dem Empfänger benötigt, sodass der Abstand zum Satelliten berechnet werden kann. Einfach ausgedrückt kann der Empänger aus den gesendeten Daten und der Signallauftzeit die Entfernung zu einem bestimmten Satellitten errechnen. Doch das ist für die genaue Bestimmung der Position noch zu ungenau. Somit werden auch die Abstände zu anderen Sendern herangezogen, um die tatsächliche Position in Erfahrung zu bringen.

Damit aber die Position genau bestimmt werden kann, müssen die Signale von drei weiteren Satelliten ausgwertet werden. Denn zu Bestimmung von drei Raumkoordinaten und Empfängeruhrenfehler benötigt man vier Satelliten. Dies führt zu vier Gleichungen mit vier Unbekannten.

Die geographische Länge, geographische Breite und die Höhe über dem definierten Referenzellipsoid können dabei aus den Raumkoordinaten errechnet werden. Man erhält somit seine genaue Position.

Wann kommt GPS zum Einsatz?

Aus technischer Sicht mag das GPS durchaus schwer zu verstehen sein. Viel interessanter sind für den Nutzer die Anwendungsfälle. GPS-Empfänger werden in der Regel immer für die Positionsbestimmung genutzt. So mag das GPS eine Erleichterung sein, wenn man eben mit dem Auto unterwegs ist – vor allem im Ausland ist das hilfreich, da man nicht mit Straßenkarten arbeiten muss, sondern einfach nur dem Weg zu folgen ist, der von Seiten des Navigationssystem vorgegeben wird.

Interessant ist das GPS auch, wenn es darum geht, Mitarbeiter „zu kontrollieren“ oder zumindest die Information zu bekommen, wo sie sich aufhalten. Wer ein Flottenmanagement betreibt, der weiß, dass es ratsam sein kann, wenn man hier ständig auf dem neuesten Stand ist, wo sich die Fahrzeuge zurzeit befinden.

Aber GPS wird auch gerne genutzt, um beispielsweise beim „Geocaching“ bestimmte Gegenstände zu finden. Dabei handelt es sich um ein immer beliebter werdendes Hobby, das mit einer Schatzsuche verglichen werden kann.

GPS mag aber auch für Hundehalter interessant sein. Denn mit einem GPS-Hundehalsband ist es möglich, dass der Vierbeiner zu jeder Zeit geortet werden kann.

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