GPS - Navigation per Satellit
Die Positionsbestimmung und Navigation per Satellit hat in den vergangenen Jahren rasant an Bedeutung gewonnen. Navigationsgeräte für das Auto sind mittlerweile für jedermann erschwinglich bzw. fest im Fahrzeug integriert, und auch auf Smartphones ist GPS inzwischen zum Standard-Feature avanciert. So sind GPS-basierte Dienste auf Handys zum Alltag geworden. Die satellitengestützte Standortbestimmung hielt mit "Geotagging" in die Fotografie Einzug, und beim Outdoor-Sport von der Fahrradtour bis hin zur Bergwanderung sind satellitengestützte Helfer meistens mit dabei.
GPS (Global Positioning System) ist das Schlagwort, das allgemein für die Standortbestimmung
und Navigation mit Satelliten-Unterstützung verwendet wird. Tatsächlich handelt es sich dabei um
das amerikanische globale Satellitennavigationssystem, das weltweit auf verschiedene Weise bei der
Ortung und Navigation zum Einsatz kommt. Im Folgenden erfahren Sie Details zu den historischen und
technischen Hintergründen von GPS, welche GPS-basierten Dienste Sie nutzen können
und welche GPS-Konkurrenzsysteme bereits verfügbar sind oder sich im Aufbau befinden.
GPS-Satelliten-Konstellation (Schema)
Grafik: GPS
GPS - weltweite Satelliten-Positionsbestimmung und Navigation
Das vom amerikanischen Militär entwickelte GPS - der vollständige Name lautet NAVSTAR-GPS (Navigational Satellite Timing and Ranging GPS) - ist das gegenwärtig am häufigsten genutzte System für Satelliten-Positionsbestimmung mit weltweiter Abdeckung. GPS wurde von der amerikanischen Regierung auch für die zivile Nutzung freigegeben, die Kontrolle liegt aber nach wie vor beim US-Verteidigungsministerium. In unserem ausführlichen Ratgeber erfahren Sie alles Wissenswerte zur historischen Entwicklung der GPS-Satelliten-Technik.
Das GPS-Satellitensystem besteht aus 31 funktionsfähigen Satelliten, die in etwa 20.000 Kilometern
Höhe und mit 11.200 km/h auf sechs Umlaufbahnen die Erde umkreisen - darunter 21 Satelliten,
die für den Betrieb benötigt werden, vier Ersatz-Satelliten und sechs weitere Reservesatelliten.
Auf der Erde übernehmen eine Haupt-Kontrollstation (abgesichert durch eine zweite MCS,
Master-Controll-Station), sechs Monitorstationen der U.S. Air Force
sowie 11 zivile Stationen unter behördlicher Kontrolle die Aufgabe der Überwachung und
Korrektur der Satellitenlaufbahnen.
GPS - Navigation per Satellit
Bild: gstockstudio-fotolia.com, Grafik/Montage: teltarif.de
Wie funktioniert die Positionsbestimmung per GPS?
Die eigentlichen GPS-Empfänger besitzen eine ungerichtete Antenne, mit der sie die Funkdaten der Satelliten empfangen. Der genaue Standort des Empfängers - zum Beispiel eines Navis - wird nun aus dessen Entfernung zu mindestens drei Satelliten bestimmt: Für die Berechnung werden die Positionsdaten der Satelliten und die Laufzeit (das heißt die zeitliche Differenz zwischen dem Senden und Empfangen) der Funksignale ausgewertet.
Um die Genauigkeit der Laufzeitberechnung zu gewährleisten, wird ein weiterer Satellit als Referenz für die Uhrzeit benötigt, denn während die Satelliten mit Atomuhren ausgestattet sind, arbeiten GPS-Empfänger mit Quarzuhren - eine kleine Zeitabweichung kann schon zu immensen Ungenauigkeiten in der Standortbestimmung führen. Es müssen also immer mindestens vier Satelliten von der Erde aus sichtbar sein, dabei gilt aber auch: Je mehr Satelliten gleichzeitig empfangen werden können, desto präziser wird die Positionsbestimmung. Im Privatbereich verwendete GPS-Empfänger empfangen mittlerweile Funkdaten von 12 Satelliten.
Mit diesen Geräten können Sie GPS privat nutzen
Im Prinzip ist GPS weltweit und jederzeit kostenlos nutzbar. Allerdings fallen bei den klassischen GPS-Empfangsgeräten zusätzlich zum Anschaffungspreis gegebenenfalls noch Kosten für spezielle Karten an (es sei denn die Karten stammen von OpenStreetMap). Neben fest verbauten und mobilen Navigationsgeräten fürs Auto sind die robusten Outdoor-Handhelds beispielsweise von Garmin, Magellan, Falk und TomTom mittlerweile auch in Handygröße verfügbar. Und die Empfangsgeräte schrumpfen immer weiter: Für den Sport- und Outdoorbereich werden GPS-Uhren fürs Handgelenk angeboten.
Smartwatches mit GPS-Unterstützung
GPS-Logger verfügen hingegen über einen internen Speicher, auf dem zum Beispiel Outdoor-Touren aufgezeichnet werden, die später am PC ausgelesen werden können. Mit einer GPS-Maus wird auch das Tablet, der Laptop, der PC oder das Smartphone per Kabel oder Bluetooth zum noch präziseren und leistungsstärkeren Navigationsgerät. Per App verwandelt sich auch das Smartphone selbst in ein Navi - allerdings wird dafür ein mobilfunkgestütztes Assistenzsystem, das Assisted Global Positioning System (A-GPS) verwendet und daher werden auch anbieter- und netzabhängige Gebühren fällig.
Smartphones mit GPS-Unterstützung
GPS bekommt Konkurrenz
Die Monopolstellung der Amerikaner bei der Positionsbestimmung und Navigation per Satellit und die damit verbundenen Abhängigkeiten waren anderen Regierungen natürlich ein Dorn im Auge. Daher gibt es mittlerweile einige Alternativen zu GPS. Russland hat schon in Zeiten des Kalten Krieges sein GLONASS-System entwickelt, das mittlerweile auch eine weltweite Abdeckung bietet. Zudem bietet inzwischen China mit seinem Satelliten-System Beidou eine globale Abdeckung. Auch die Europäische Union brachte mit dem seit 2020 global nutzbaren Galileo ein GPS-Konkurrenzsystem mit betont ziviler Kontrolle an den Start.
Die Unterstützung für GLONASS, Beidou und Galileo bieten mittlerweile die meisten aktuellen Smartphones. In der Regel verwenden diese das System aber nur als Ergänzung zu GPS, wenn kein ausreichend starkes GPS-Signal vorhanden ist.
In einem eigenen Ratgeber haben wir für Sie ausführlichere Informationen zu den GPS-Alternativen zusammengestellt. Auch der Aufbau des GPS-Systems verlief nicht unkompliziert. Auf einer weiteren Seite können Sie mehr zur Geschichte und Technik von GPS nachlesen.

- GPS: Satelliten-Navigation & Positionsbestimmung
- Entwicklung des Global Positioning Systems (GPS)
- GPS-Alternativen: Galileo, Glonass & Beidou
- Galileo: Europäisches Satellitennavigationssystem
- Glonass: Die GPS-Alternative aus Russland
Aktuelle Meldungen zu GPS
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