GPS

GPS ist ein System, mit dem ein Gerät herausfinden kann, wo auf der Erde es sich gerade befindet. Dafür kreisen rund 30 Satelliten in etwa 20.000 Kilometern Höhe um den Planeten. Jeder dieser Satelliten sendet ununterbrochen Funksignale zur Erde. Ein Handy oder ein Autonavi empfängt diese Signale und rechnet daraus seine Position aus. Die Abkürzung steht für Global Positioning System, also weltweites Positionsbestimmungssystem. Wichtig ist dabei: Das Gerät hört nur zu, es sendet nichts zurück an die Satelliten.

Vom Militärprojekt zur unsichtbaren Infrastruktur

GPS wurde ab den 1970er Jahren vom US-Militär aufgebaut. Lange war das genaue Signal absichtlich verschlechtert, damit es niemand anders militärisch nutzen konnte. Erst im Jahr 2000 gab die US-Regierung die volle Genauigkeit für alle frei. Danach wurde Satellitennavigation innerhalb weniger Jahre zur Selbstverständlichkeit.

Heute hängen ganze Wirtschaftszweige daran. Paketdienste planen ihre Routen damit, Landwirte steuern Traktoren zentimetergenau über den Acker, Rettungsdienste finden Unfallorte schneller. Auch der Aktienhandel und das Stromnetz brauchen GPS, allerdings nicht wegen des Ortes. Sie nutzen die extrem genaue Uhrzeit, die die Satelliten mitsenden.

Genau diese Abhängigkeit ist auch ein Risiko. Das Signal aus dem All ist sehr schwach und lässt sich mit einfachen Geräten stören. Fachleute sprechen von Jamming, wenn das Signal übertönt wird, und von Spoofing, wenn ein falsches Signal einen falschen Ort vortäuscht. Deshalb gibt es inzwischen konkurrierende Systeme: Galileo aus Europa, GLONASS aus Russland und Beidou aus China.

Rechnen mit der Laufzeit von Funkwellen

Jeder Satellit sendet zwei Informationen: seine eigene Position und die exakte Uhrzeit des Absendens. Das Signal breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, also rund 300.000 Kilometer pro Sekunde. Der Empfänger vergleicht die Sendezeit mit der Ankunftszeit. Aus dieser Zeitdifferenz ergibt sich die Entfernung zum Satelliten.

Eine einzelne Entfernung reicht nicht aus. Sie sagt nur, dass man irgendwo auf einer Kugeloberfläche um den Satelliten liegt. Mit einem zweiten und dritten Satelliten schneiden sich diese Kugeln, und die möglichen Orte werden immer weniger. Ein vierter Satellit wird gebraucht, um die Uhr im Empfänger zu korrigieren. Denn eine Abweichung von nur einer Millionstel Sekunde bedeutet bereits 300 Meter Fehler.

In den Satelliten ticken deshalb Atomuhren, die über Jahre kaum eine Sekunde abweichen. Ein häufiger Irrtum ist übrigens, dass GPS ohne Mobilfunk nicht funktioniert. Das stimmt nicht: Die Ortung selbst läuft auch im Flugmodus, sobald die Positionsdienste an sind. Nur das Nachladen der Kartenbilder braucht Internet.

GPS im Handy, im Auto und in KI-Systemen

Am offensichtlichsten begegnet einem GPS in Navigations-Apps und beim Joggen mit der Smartwatch. Weniger sichtbar steckt es in Fotos, denn viele Kameras speichern den Aufnahmeort mit ab. Auch Lieferverfolgung, Carsharing und E-Scooter-Verleih funktionieren nur, weil jedes Fahrzeug seine Position kennt und meldet.

In der KI-Welt taucht GPS vor allem bei selbstfahrenden Autos und Drohnen auf. Dort liefert es die grobe Lage auf der Karte, etwa auf zwei bis fünf Meter genau. Für das Halten der Fahrspur ist das viel zu ungenau. Deshalb kombinieren solche Systeme GPS mit Kameras, Laserscannern und Bewegungssensoren. Fachleute nennen dieses Zusammenführen mehrerer Datenquellen Sensorfusion.

In Nachrichten taucht GPS oft im Zusammenhang mit Datenschutz auf. Standortdaten verraten sehr viel über eine Person, etwa Wohnort, Arbeitsplatz und Gewohnheiten. Deshalb regelt die europäische Datenschutz-Grundverordnung streng, wer solche Daten sammeln und weitergeben darf. Ein zweites wiederkehrendes Thema sind Störungen des Signals über Konfliktgebieten, die den Flugverkehr betreffen.