Wie funktioniert GPS Ortung?

satellite communications dish 2022 09 19 21 43 56 utc 533x800 - Wie funktioniert GPS Ortung?

Standardmäßig verfügt mittlerweile jedes Smartphone über einen GPS-Chip, es kann GPS-Signale empfangen und wie ein GPS-Gerät zur GPS-Ortung genutzt werden. Der Nutzer profitiert von vielen Vorteilen, er kann die eigene Position sowie den aktuellen Standort ermitteln, nutzen und weitersenden. Auch herkömmliche GPS-Empfänger gewinnen immer mehr Anwender, so nutzen beispielsweise Sportler, Rad- oder Autofahrer und Wanderer die Geräte zur Navigation, auch andere GPS-Daten, wie Strecken können somit errechnet und genutzt werden. Wie das Tracking mithilfe von GPS genau funktioniert und wo es verwendet wird, wird im Nachfolgenden erklärt.

Genaue Positionsbestimmung durch Satellitensignale

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Der Begriff GPS steht für Global positioning system, also ein System zur Positionsbestimmung mit einer sehr hohen Positionsgenauigkeit. Diese Technologie kann zur Ortung von Objekten und Personen genutzt werden. Das GPS-Signal wird durch einen Tracker empfangen, anhand der Entfernung und der Position des Satelliten erfolgt dann die Berechnung. Satelliten senden somit ihre Position und die aktuelle Uhrzeit in Form von Radiowellen an den Empfänger, dieser wandelt die Radiowellen vom Satelliten dann um und berechnet den derzeitigen Standort des Empfängers.

Derzeit befinden sich 24 Satelliten im Weltraum, die Signale aussenden, diese umrunden die Umlaufbahn und können ihre Position zur Erde nicht ändern, sie verwenden hierzu keine geostationäre Umlaufbahn. Die genutzte Satellitenbahn befindet sich auf einer Höhe von rund 20.000 Kilometern.

Sie kommunizieren mit Bodenstationen, die sich auf der Erdoberfläche befinden, um mithilfe von GPS-Geräten exakte Koordinaten zu ermitteln, sind mindestens vier GPS-Satelliten nötig. Die Signale von GPS-Satelliten können nicht nur mit einem entsprechenden Gerät empfangen werden, auch ein GPS-Empfang mit dem einem Smartphone, ganz gleich, ob iOS oder Android, ist möglich.

Genauigkeit der Positionsbestimmung anhand der gesendeten Signale

Die Genauigkeit von GPS ist von verschiedenen Faktoren abhängig, da das GPS-System mit einem Empfänger auf der Erde kommuniziert gilt es eine gewisse Entfernung zu überwinden. Der Weg vom Satelliten bis zum Empfänger beträgt meist mehrere tausend Kilometer, mit freier Sicht ist eine kurze Signallaufzeit möglich, so kann mithilfe von Satelliten eine genaue Positionsberechnung erfolgen.

Entstehung

GPS, offiziell Navstar GPS, wurde ursprünglich für das US-Militär entwickelt, dort wurde es zur Kriegsführung oder Verwirrung des Gegners genutzt. Für die zivile Nutzung wurde es einige Jahrzehnte später freigegeben und ermöglichte allen Menschen eine Ortung mit einer Genauigkeit von rund fünf bis fünfzehn Metern. Somit standen jedem die platzierten Satelliten zur Verfügung, diese wurden zu Beginn überwiegen in Fahrzeugen genutzt, das erleichterte die Navigation. Mit der Entwicklung der Technik konnten auch Handys als Sender genutzt werden. So war es jedem Menschen weltweit möglich, eine Navigation via GPS einzusetzen, der aktuelle Standort wird dann je nach Gerät auf einer kleinen digitalen Landkarte wiedergegeben.

Aufbau und Einbringung eines Satelliten

Satelliten verfügen über mindestens eine Atomuhr, da die berechnete Uhrzeit eine wichtige Voraussetzung für eine korrekte Positionsbestimmung ist. Im Inneren des Satelliten befinden zusätzlich ein Speicher und ein Prozessor.

Mithilfe einer Trägerrakete wird der Satellit dann in die gewünschte Umlaufbahn gebracht, der inkludierte Treibstoff ist ausreichend für dieses Vorhaben sowie für eventuelle Korrekturen der Position.

Nutzung von GPS-Empfängern

cellular network transmission tower on cloudy sky 2022 10 13 19 18 33 utc 600x400 - Wie funktioniert GPS Ortung?GPS-Systeme lassen sich vielfältig im Alltag nutzen und sind kaum noch wegzudenken, die Anwendung ist leicht, da keine technischen Fachkenntnisse nötig sind. Wer diese Technologie zunächst auf dem Handy testen möchte, kann im Google Play Store eine entsprechende App downloaden, aber auch bereits installierte Anwendungen nutzen GPS, beispielsweise Google Maps.

Wird ein GPS-Tracker verwendet, benötigt diese zwingend eine SIM-Karte mit ausreichend Guthaben, mithilfe dieser werden die ermittelten GPS-Daten an das verbundene Endgerät gesendet, z.b ein Handy oder Tablet.

Aufgrund der besonders kleinen Größe kann ein GPS-Tracker leicht im Auto oder in der eigenen Handtasche untergebracht werden, er ermöglich die Standortbestimmung in Echtzeit.

In Kombination mit dem eigenen Handy wird daraus ein vollfunktionsfähiges Navigationssystem, beispielsweise für Spaziergänge oder Autofahrten.

Diese Geräte berechnen können somit eigene Position und Geschwindigkeit ermitteln, somit lassen sich die Distanz und die geschätzte Ankunftszeit bemessen.

Abgesehen von der Navigation im Fahrzeug, unterstützt es den Eigentümer des Wagens auch dabei, das Auto vor Diebstahl zu schützen, der Tracker wird im Inneren des PKWs platziert und reagiert auf verschiedene Umstände. Die Alarmfunktionen kann der Nutzer hierbei leicht selbst innerhalb der zugehörigen App anpassen. So erhält der Besitzer eine Meldung, wenn der Tracker erschüttert oder entfernt wird, im Falle eines Diebstahls hat er die Möglichkeit den Wagen in Echtzeit zu verfolgen und die Position der Polizei zu melden.

Gleiches gilt auch für andere Wertgegenstände oder Fahrzeuge, beispielsweise E-Bikes oder Motorräder. Sportler nutzen den GPS-Chip in der eigenen Quarzuhr, um den Fortschritt zu dokumentieren, auch Fitnessuhren verwenden das GPS-System, um zurückgelegte Wege aufzuzeichnen.

Innerhalb von Familien können GPS-Tracker eingesetzt werden, um kleine Kinder oder ältere Senioren im Alltag zu begleiten, das unterstützt die Selbstständigkeit und erleichtert das Familienleben.

Voraussetzungen und Störfaktoren

Für die reibungslose Nutzung gilt es, einige Punkte zu beachten, denn auch Störfaktoren beeinträchtigen die Nutzung von GPS. Wer also ein Globales Positionsbestimmungssystem zur Ortung anwenden möchte, muss einige Dinge im Vorfeld beachten. Grundsätzlich ist immer eine geringe Abweichung bei der Berechnung des Standortes möglich, auch Störsignale spielen eine Rolle, diese werden gezielt geschaltet, um die Genauigkeit der Ermittlung zu beeinflussen.

GPS wurde zwar zur Nutzung durch Zivilisten freigegeben, jedoch wurde das Störsignal erst im Mai 2000 abgeschaltet, seither ist die Standortbestimmung wesentlich exakter.

Auch eine gute Sicht zum Himmel ist wichtig, das bedeutet, dass sich das Gerät nicht in dichten Wäldern, Tälern oder in einem Keller befindet. Diese Faktoren können dafür sorgen, dass das empfangene Signal undeutlich wird, aufgrund von Spiegelungen.

Mithilfe von drei Satelliten lässt sich lediglich die Position bestimmen, für weitere Informationen ist immer Kontakt mit mindestens vier Satelliten nötig, je mehr Satelliten desto genauer die Bemessung.

Neben gutem Sichtkontakt können auch die genannten Störsignale für Ungenauigkeit verantwortlich sein.

Aufgrund verschiedener Faktoren ist die Bemessung nur zwischen fünf und fünfzehn Metern genau, wer eine höhere Genauigkeit anstrebt, der ist auf Korrektursignale durch Korrekturdienste angewiesen, beispielsweise DGPS. Es ist also möglich, für jeden Satelliten entsprechende Korrekturen durchzuführen, diese korrigieren die Daten jeder Messung.

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