GPS-Positionsbestimmung – Wie funktioniert das überhaupt?

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Für die exakte Standortbestimmung und Navigation sind nicht zwingend ein GPS-Gerät oder ein Navigationssystem nötig, moderne Smartphones können mit entsprechenden Apps ausgestattet werden und machen zusätzliche Gadgets überflüssig.

Standortbestimmung mit Smartphones

closeup of smartphone with gps application 2021 08 27 09 37 10 utc 1 599x400 - GPS-Positionsbestimmung - Wie funktioniert das überhaupt?Ein handelsübliches Smartphone kann, unabhängig vom Betriebssystem, als GPS-Empfänger fungieren, je nach Modell und Ausstattung kann eine zusätzliche App auf dem Handy nötig sein, einige sind jedoch bereits vorab installiert und fester Bestandteil. Grundsätzlich kann man den aktuellen Standort stets mit dem Anbieter Google aufrufen und teilen, so können auch Entfernungen zwischen zwei Orten berechnet und angezeigt werden. Google Maps ist ein beliebter Dienst zur Ortung und Navigation mit dem Handy.

Die Positionsbestimmung mit dem Mobilfunktelefon funktioniert wie bei allen GPS basierten Geräten mit dem global positioning system, ein weltweites satellitenbasiertes Ortungs- und Navigationssystem. Jedes Handy ist mit diesem System ausgestattet und arbeitet mit Koordinaten, um eine Position zu bestimmen und anzuzeigen, dies wird meist auf einer Karte visualisiert.

Ermittlung der Position per GPS

Für eine korrekte GPS-Positionsbestimmung des Empfängers wird ein Signal von mindestens drei Satelliten nötig, im Idealfall sogar vier. Werden lediglich Daten von drei Satelliten durch die Geräte empfangen, handelt es sich in diesem Fall um eine zweidimensionale Ortung, ohne Höhenermittlung. Für eine dreidimensionale Positionsbestimmung inklusive Höhenermittlung werden Signale von vier Navigations-Satelliten nötig, diese Bestimmung ist bis auf wenige Zentimeter sehr genau. Je mehr Satelliten desto genauer ist die GPS-Positionsbestimmung des Empfängers.

Funktionsweise GPS-System

Diese Reihe an Satelliten sendet ständig einzigartige Signale, anhand dieser kann der Empfänger die aktuelle Satellitenposition, Entfernung zur Erdoberfläche, Daten der Satellitenbahn und den Zeitpunkt berechnen. Hierzu vergleicht der GPS-Empfänger diese Informationen mit der eigenen Zeit Referenz und kann so eine genaue GPS-Position bestimmen. Somit kann der aktuelle Standort des Empfängers leicht ermittelt werden, sofern dieser sich nahe oder auf der Erdoberfläche befindet.

Eventuelle Ortungsfehler kann durch zusätzliche Berechnungen des GPS-Empfängers korrigiert werden, dieser beachtet zusätzlich die Positionen der Satelliten und deren Entfernungen zur Erde sowie untereinander.

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Navigation mit GPS

Grundsätzlich sind die Navigation und Bestimmung der Position in allen Ländern auf der Welt durch diese Systeme möglich, wenn die notwendigen Gegebenheiten Berücksichtigung finden. Um die exakte Position zu berechnen und die Koordinaten zu ermitteln, bestehen unter freiem Himmel die besten Voraussetzungen, da freie Sicht auf möglichst viele Satelliten besteht, dies gewährleistet eine hohe Genauigkeit. Um nun von einem Ort zum anderen zu navigieren, wird zunächst der eigene Standort auf der Erdoberfläche anhand von GPS-Daten ermittelt, dies geschieht anhand von Koordinaten gemäß dem kartesischen Koordinatensystem. Das Handy dient als Empfänger und wertet diese Koordinaten entsprechend aus, Höhe, sowie Längen- und Breitengrade können nun in der entsprechenden App visualisiert werden, sie dienen der Navigation und der Bestimmung der eigenen Position. So ist es auch möglich, eine bestimmte Adresse anzugeben, das Empfängergerät berechnet nun die Entfernungen sowie die Dauer der Reise und die eigene Geschwindigkeit.

Positionsbestimmung in 3D

Sind die Funktionen aus dem Standard des Smartphones nicht ausreichend so kann mit kostenfreien oder kostenpflichtigen Programmen aufgerüstet werden. Zusätzliche Apps erleichtern Sportlern die Navigation im Freien, durch eine 3D Ansicht werden Positionsbestimmungen besser veranschaulicht und unterstützen bei Wanderungen, Radtouren oder beim Geocaching. Diese Darstellung vom eigenen Standort ist besonders attraktiv, da auch Höhenunterschiede und Steigungen erkennbar sind, je nach Anwendung können zusätzliche Funktionen genutzt werden.

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