28Aug
Wir leben schon in der Zukunft. Wir haben Handheld-Geräte, die Satelliten verwenden, um unsere genauen Standorte fast überall auf dem Planeten zu lokalisieren. Aber haben Sie sich jemals gefragt, wie GPS funktioniert?
GPS-Geräte kontaktieren die Satelliten nicht und übertragen ihnen Informationen. 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.
Bildkredit: NASA
Von den Satelliten zur Palme Ihrer Hand
Das globale Positionierungssystem wurde ursprünglich von den Vereinigten Staaten für militärische Verwendung geschaffen, aber wurde schließlich für zivile Verwendung geöffnet. Mindestens 24 GPS-Satelliten befinden sich immer im Orbit um die Erde und senden ständig Daten.
Die Satelliten sind in einer Umlaufbahn angeordnet, so dass vier Satelliten von jedem Punkt der Erde aus am Himmel sichtbar sind.(Sie können sie nicht wirklich sehen, aber es gibt einen direkten Pfad für die Funkübertragung.) Das bedeutet, dass GPS nicht funktioniert, wenn die Signale blockiert werden - Sie werden einen ziemlich direkten Weg zwischen Ihnen und dem Himmel haben wollen. In einem unterirdischen Bunker oder in einer Höhle unter einem Berg wird es nicht funktionieren.
GPS-Satelliten senden ständig Funksignale zur Erde hin. Jede Übertragung umfasst den Standort des GPS-Satelliten und die Zeit, zu der das Signal gesendet wurde. Jeder Satellit hat eine Atomuhr an Bord, so dass die Zeit sehr genau ist.
Bildnachweis: Cliff on Flickr
Wie GPS Ihren Standort ermittelt
Ein Gerät mit eingebautem GPS - unabhängig davon, ob es sich um eine dedizierte GPS-Navigationseinheit oder ein Smartphone handelt - fungiert nur als GPS-Empfänger. Ein Gerät mit GPS "kontaktiert" keine Satelliten, um seinen Standort zu bestimmen. Stattdessen hört es nur die Radiosignale ab, die von diesen Satelliten ständig gesendet werden.
Ein GPS-Empfänger "hört" nach Signalen von vier oder mehr Satelliten. Signale von den näheren Satelliten werden früher ankommen, während Signale von den weiter entfernten Satelliten später ankommen werden.(Die tatsächliche Zeitdifferenz ist sehr klein, kann aber vom GPS-Empfänger erkannt werden.) Durch Vergleich der Sendezeit und der Ankunftszeit des Signals kann der Empfänger seine relative Entfernung von allen vier Satelliten abschätzen. Mit Hilfe der Trilateration kann der Empfänger seinen Standort bestimmen.
Trilateration klingt ein wenig kompliziert, aber es ist eigentlich ziemlich einfach. Stellen Sie sich vor, jemand würde Ihnen sagen, dass Sie 500 Meilen von New York, 800 Meilen von Miami und 700 Meilen von Kansas City entfernt sind. Mit diesen Informationen können Sie eine Region ermitteln, die die korrekte Entfernung von allen diesen Städten aufweist, und Ihren aktuellen Standort schätzen. Wenn wir Ihnen Ihre Entfernung von einer vierten Stadt mitteilen, können Sie Ihren Standort noch genauer schätzen. Das ist Trilateration auf den Punkt gebracht, und das tun GPS-Empfänger, wenn Sie sie benutzen.
Bildquelle: Alpha auf Flickr
Alternativen zu GPS
GPS ist nicht die einzige Möglichkeit, wie Geräte Ihren aktuellen Standort schätzen können. Der 911-Dienst verwendet Informationen über die Stärke des Mobilfunkmastens, um die Position von Mobiltelefonen zu triangulieren. Dies funktioniert auf ähnliche Weise - durch die Messung 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. Googles Street View-Trucks fahren herum und erfassen an bestimmten Orten die Namen nahegelegener Access Points und deren relative Stärken. Ihr Smartphone sucht nach drahtlosen Netzwerken in der Nähe und sendet dann eine Liste mit seinen Namen und Signalstärken an die Google-Server. Google verwendet ihre Datenbank und schätzt, wo Sie sind.(Google ist nicht der einzige Anbieter von Wi-Fi-basierten Ortungssystemdaten, aber es ist der, mit dem die meisten vertraut sind.) Dies kann besonders in Innenräumen, die GPS-Signale nicht erreichen können, besonders praktisch sein.
Das GPS-System ist nicht das einzige Netzwerk von Satelliten, das zur Positionierung verwendet werden kann. Russland hat sein eigenes GLONASS-System und China hat BDS.Europa arbeitet auch an einer eigenen Alternative zu GPS, bekannt als Galileo. In Zeiten von Kriegen oder Konflikten könnte GPS abgeschaltet oder eingeschränkt werden. Daher wollen die Nationen, dass ihre eigenen Satelliten autark sind.
Bildkredit: Richard Smith auf Flickr
GPS allein ist kein Datenschutzproblem - wenn Sie beispielsweise ein altes GPS-Gerät für Ihr Auto haben, ist es wahrscheinlich nicht in der Lage, Ihren Standort zu übertragen. In Kombination mit Übertragungstechnologie kann GPS jedoch ein Datenschutzproblem darstellen. GPS-Ortungsgeräte verwenden nicht nur GPS-Empfänger - sie speichern die GPS-Daten zum späteren Abruf oder übertragen die GPS-Daten.
