Wir leben bereits in der Zukunft. Wir haben Handheld-Geräte, die Satelliten verwenden, um unsere genauen Standorte fast überall auf dem Planeten zu bestimmen. Aber haben Sie sich jemals gefragt, wie GPS funktioniert?
GPS-Geräte kontaktieren keine Satelliten und übertragen Informationen an diese. Sie empfangen nur Daten von Satelliten - Daten, die immer übertragen werden. GPS ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, mit der Geräte Ihren Standort bestimmen können.
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Vom Satelliten zur Handfläche
Das globale Positionierungssystem wurde ursprünglich von den Vereinigten Staaten für militärische Zwecke geschaffen, aber schließlich für zivile Zwecke geöffnet. Mindestens 24 GPS-Satelliten befinden sich immer im Orbit um die Erde und senden ständig Daten.
Die Satelliten sind so in der Umlaufbahn angeordnet, dass von jedem Punkt der Erde aus vier Satelliten am Himmel sichtbar sind. (Sie können sie nicht sehen, aber es gibt einen direkten Pfad für die Funkübertragungen.) 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 zur 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 bestimmt
Ein Gerät mit integriertem GPS - ob es sich um eine dedizierte GPS-Navigationseinheit im Auto oder ein Smartphone handelt - fungiert nur als GPS-Empfänger. Ein Gerät mit GPS "kontaktiert" keine Satelliten, um seinen Standort zu bestimmen. Stattdessen werden nur die Funksignale abgehört, 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 weiter entfernten Satelliten später eintreffen werden. (Der tatsächliche Zeitunterschied ist sehr gering, kann jedoch vom GPS-Empfänger erkannt werden.) Durch Vergleichen der Sendezeit des Signals und des Eintreffens des Signals kann der Empfänger seine relative Entfernung zu allen vier Satelliten schätzen. Mithilfe der Trilateration kann der Empfänger dann seinen Standort bestimmen.
Trilateration mag etwas kompliziert klingen, ist aber eigentlich ziemlich einfach. Stellen Sie sich vor, jemand hätte Ihnen gesagt, Sie wären 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 richtige Entfernung zu all diesen Städten aufweist, und Ihren aktuellen Standort schätzen. Wenn wir Ihnen Ihre Entfernung zu einer vierten Stadt mitteilen würden, könnten Sie Ihren Standort noch genauer einschätzen. Das ist Trilateration auf den Punkt gebracht, und genau das tun GPS-Empfänger, wenn Sie sie verwenden.
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Alternativen zu GPS
GPS ist nicht die einzige Möglichkeit, mit der Geräte Ihren aktuellen Standort schätzen können. Der 911-Dienst verwendet Informationen zur Stärke des Mobilfunkmastes, um die Position von Mobiltelefonen zu triangulieren. Dies funktioniert auf ähnliche Weise: Durch Messen der Signalstärkeunterschiede zwischen mehreren Mobilfunkmasten kann Ihr Gerät Ihren aktuellen Standort schätzen.
Einige Geräte können auch ein Wi-Fi-basiertes Positionierungssystem (WPS) verwenden, um ihren aktuellen Standort zu bestimmen. Die Street View-Trucks von Google fahren herum und erfassen die Namen der nahe gelegenen Zugangspunkte und ihre relativen Stärken an bestimmten Orten. Ihr Smartphone sucht nach drahtlosen Netzwerken in der Nähe und sendet dann eine Liste ihrer Namen und Signalstärken an die Server von Google. Google verwendet die Datenbank und schätzt, wo Sie sich befinden. (Google ist nicht der einzige Anbieter von Wi-Fi-basierten Positionssystemdaten, aber derjenige, mit dem die meisten Menschen vertraut sind.) Dies kann besonders praktisch sein, wenn GPS-Signale in Innenräumen nicht erreicht werden können.
Das GPS-System ist auch 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 Kriegs- oder Konfliktzeiten abgeschaltet oder eingeschränkt werden, daher möchten 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 Ihren Standort wahrscheinlich nicht übertragen. In Kombination mit der Übertragungstechnologie kann GPS jedoch ein Datenschutzproblem darstellen. GPS-Ortungsgeräte verwenden nicht nur GPS-Empfänger, sondern speichern die GPS-Daten zum späteren Abrufen oder Übertragen der GPS-Daten.
