Wie funktioniert GPS eigentlich?
Wir leben schon in der Zukunft. Wir verfügen über Handgeräte, die Satelliten verwenden, um unsere genauen Standorte fast überall auf der Welt zu bestimmen. Aber haben Sie sich jemals gefragt, wie GPS funktioniert??
GPS-Geräte kontaktieren keine Satelliten und übermitteln Informationen an sie. Sie empfangen nur Daten von Satelliten - Daten, die immer übertragen werden. GPS kann jedoch nicht die einzige Möglichkeit sein, Ihren Standort zu bestimmen.
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Von den Satelliten zur Handfläche
Das globale Positionierungssystem wurde ursprünglich von den Vereinigten Staaten für militärische Zwecke geschaffen, wurde aber schließlich für den zivilen Gebrauch geöffnet. Mindestens 24 GPS-Satelliten sind immer im Orbit um die Erde und senden ständig Daten.
Die Satelliten sind so im Orbit angeordnet, dass von jedem Punkt der Erde aus vier Satelliten am Himmel sichtbar sind. (Sie können sie zwar nicht sehen, aber es gibt einen direkten Pfad für die Funkübertragung.) Dies bedeutet, dass GPS nicht funktioniert, wenn die Signale blockiert werden - Sie möchten einen ziemlich direkten Pfad zwischen Ihnen und dem Himmel. In einem unterirdischen Bunker oder in einer Höhle unter einem Berg funktioniert es nicht.
GPS-Satelliten senden ständig Funksignale in Richtung Erde. Jede Übertragung enthält den Standort des GPS-Satelliten und die Uhrzeit, zu der das Signal gesendet wurde. Jeder Satellit hat eine Atomuhr an Bord, daher ist die Zeit sehr genau.
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Wie GPS Ihren Standort ermittelt
Ein Gerät mit eingebautem GPS-Gerät - egal, ob es sich um ein GPS-Navigationsgerät oder ein Smartphone handelt - dient nur als GPS-Empfänger. Ein Gerät mit GPS „kontaktiert“ nicht tatsächlich Satelliten, um den Standort zu bestimmen. Stattdessen hören Sie nur die Funksignale, die ständig von diesen Satelliten gesendet werden.
Ein GPS-Empfänger „lauscht“ auf Signale von vier oder mehr Satelliten. Signale von den näheren Satelliten werden früher eintreffen, während Signale von den weiteren Satelliten später eintreffen werden. (Die tatsächliche Zeitdifferenz ist sehr klein, kann jedoch vom GPS-Empfänger erkannt werden.) Durch Vergleich der Zeit, zu der das Signal gesendet wurde, und der Zeit, zu der das Signal eingegangen ist, kann der Empfänger seinen relativen Abstand zu allen vier Satelliten schätzen. Mit Hilfe der Trilateration kann der Empfänger seinen Standort bestimmen.
Trilateration hört sich vielleicht etwas kompliziert an, ist aber eigentlich ziemlich einfach. Stellen Sie sich vor, jemand würde Ihnen sagen, Sie seien 500 Meilen von New York, 800 Meilen von Miami und 700 Meilen von Kansas City entfernt. Mit diesen Informationen können Sie eine Region ermitteln, die die korrekte Entfernung von allen diesen Städten ist, und Ihren aktuellen Standort abschätzen. Wenn wir Ihnen sagen, wie weit Sie von einer vierten Stadt entfernt sind, können Sie Ihren Standort noch genauer schätzen. Das ist Trilateration in aller Kürze, und genau das tun GPS-Empfänger, wenn Sie sie verwenden.
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Alternativen zu GPS
GPS ist nicht die einzige Möglichkeit, wie Geräte Ihren aktuellen Standort abschätzen können. Der 911-Dienst verwendet Zellstärke-Information, um die Position von Mobiltelefonen zu triangulieren. Dies funktioniert auf ähnliche Weise: Durch die Messung der Signalstärkedifferenzen zwischen mehreren Zellentürmen kann Ihr Gerät Ihren aktuellen Standort schätzen.
Einige Geräte können auch ein Wi-Fi-basiertes Ortungssystem (WPS) verwenden, um ihren aktuellen Standort zu ermitteln. Googles Street-View-Trucks fahren herum und erfassen die Namen der nahegelegenen Zugangspunkte und ihre relativen Stärken an bestimmten Orten. Ihr Smartphone sucht nach drahtlosen Netzwerken in der Nähe und sendet eine Liste mit Namen und Signalstärke an die Server von Google. Google verwendet ihre Datenbank und Schätzungen, wo Sie sich befinden. (Google ist nicht der einzige Anbieter von Wi-Fi-basierten Ortungssystemdaten, aber es ist derjenige, den die meisten Leute kennen werden.) Dies kann besonders in Innenräumen von Vorteil sein, wenn GPS-Signale nicht erreichbar sind.
Das GPS-System ist nicht das einzige Satellitennetz, das zur Positionierung verwendet werden kann. Russland hat ein eigenes GLONASS-System und China hat BDS. Europa arbeitet auch an einer eigenen Alternative zu GPS, bekannt als Galileo. GPS könnte in Kriegen oder Konflikten heruntergefahren oder eingeschränkt werden, daher wollen die Nationen, dass ihre eigenen Satelliten autark sind.
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GPS allein ist kein Datenschutzproblem. Wenn Sie beispielsweise ein altes GPS-Gerät für Ihr Auto haben, kann es wahrscheinlich nicht in der Lage sein, Ihren Standort zu übertragen. GPS kann jedoch in Verbindung mit der Übertragungstechnologie ein Sicherheitsrisiko darstellen. GPS-Tracking-Geräte verwenden nicht nur GPS-Empfänger - sie speichern die GPS-Daten für einen späteren Abruf oder übertragen die GPS-Daten.
