Wie funktioniert eigentlich ein GPS-Gerät?

Viele Menschen haben sich schon einmal gefragt wie das in der Praxis funktioniert mit einem Navigationsgerät, das im Urlaub den richtigen Weg vom abgelegenen Meeresstrand zurück zur Unterkunft weist oder einem sagt, wo sich denn genau die Berghütte befinden, die man aufsuchen will. Es ist eigentlich ganz einfach zu verstehen. Denn das Gerät weiß wo es sich befindet, indem es Bescheid weiß, wo sich die anderen befinden.

Foto: Foundry / pixabay.com

Letztlich muss ein solches Gerät natürlich dazu fähig sein, die aktuelle Position des Besitzers zu bestimmen. Diese Aufgabe wird durch das sogenannte “Global Positioning System” erledigt. Dieses von Satelliten gestützte Navigationssystem entwickelte in den 70er Jahren das Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten in erster Linie für militärische Zwecke. Dabei wurde bis zum Jahr 2000 die Genauigkeit der Ortung ziviler GPS-Geräte durch eine künstliche Verschlechterung des Signals auf 100 Meter beschränkt. Das diente dazu einen möglichen Missbrauch zu unterbinden. Heutzutage geben zivile Geräte die Position auf zehn Meter und militärische auf 10 Zentimeter genau wieder. Heutzutage nutzt man solche Systeme vielfach, so ist zum Beispiel funktioniert jedes Programm zur Fahrzeugortung auf Basis von GPS.

GPS – Peilung über Satelliten

Wie wird die Position nun bestimmt? Dazu benötigt man insgesamt vier Satelliten. Um die korrekte Arbeitsweise des Systems zu jeder Zeit und an jedem beliebigen Ort der Welt zu garantieren umkreisen insgesamt 24 Satelliten die Erde auf sechs Umlaufbahnen. Damit der Besitzer eines GPS – Navigationsgerätes Bescheid weiß, wo er sich gerade aufhält übermitteln drei der Satelliten mittels elektrischer Impulse die Position und die Uhrzeit an das Gerät. Daraufhin wird die Zeit, die vergeht, bis das Signal das Gerät erreicht, exakt gemessen und es kann mit diesen Signallaufzeiten die Lage errechnen. Der vierte Satellit wird hinzu geschaltet, um Ungenauigkeiten in der Zeitmessung auszugleichen. Die Kommunikation erfolgt allerdings einseitig.

Doch zurück zur Arbeitsweise des Navigationsgerätes. Damit dieses den Weg korrekt ermitteln kann, muss es die Informationen die Lage betreffend mit Hilfe der Software nur noch mit dem hinterlegten Kartenmaterial abstimmen. Die Ämter für Landesvermessung liefern die Rohdaten für die Karten. Alpen- und Wandervereine sind für den Verlauf von Feldwegen zuständig. Professionelle Kartographen testen die Wegstrecken und kennzeichnen wichtige Punkte. Auf diese Art und Weise ist die richtige Route rasch errechnet.

Alexandra Rüsche 17. Oktober 2018

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