Das GPS-System feiert seinen 20. Geburtstag
Wollte man früher wissen, wo man ist, musste man auf die Landkarte schauen und einen Kompass benutzen. Heute übernehmen das Navis. „Navi“ ist die Abkürzung für „Navigationssystem“. Gibst du einen Zielort ein, zeigt dir das Navi den Weg dorthin. Navis gibt es fürs Auto oder als App fürs Handy. Auf einer Fahrradtour musst du also nicht mehr mit einer Karte hantieren, die dir dauernd vom Wind weggeweht wird.
Woher weiss das Navi, wo du gerade bist?
GPS steht für „Global Positioning System“, zu Deutsch „weltweites System zur Positionsbestimmung“. Wie der Name schon sagt, bestimmt es deinen momentanen Aufenthaltsort (deine Position). Das GPS besteht aus Satelliten, die um die Erde kreisen. Dabei senden sie ständig Signale aus, die man auch hier unten bei uns empfangen kann. Genau dafür haben Navis einen GPS-Empfänger.
Um die Erde düsen viele Satelliten. Einige sind für GPS da, andere für die Forschung. (Illustration: dpa)
Was sagen die Satelliten dem GPS-Empfänger?
Ein Satellit sagt dem Navi drei Dinge: wie er heißt, wo er sich gerade befindet und die genaue Uhrzeit. Damit rechnet das Navi aus, wie lange das Signal für die Strecke vom Satelliten zum Empfänger braucht. Die Messung muss ganz genau sein, weil sich die Signale mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Zum GPS-System gehören deshalb komplizierte Atomuhren, die viel genauer sind als eine Armbanduhr.
Wie berechnet das Navi deine Position?
Das Navi macht genau das Gleiche wie früher die Seefahrer. Die benutzten Leuchttürme und Sterne, um auszurechnen, wo ihr Schiff gerade war. So ein Satellit funktioniert wie ein Leuchtturm am Himmel. Das Navi braucht mindestens drei Satelliten, um deine Position zu bestimmen. Denn auch der Raum, in dem wir leben, ist dreidimensional: Er hat eine Länge, eine Breite und eine Höhe. Das Prinzip des Koordinatensystems kennst du vielleicht aus der Schule: Mit zwei Punkten kannst du einen Ort im zweidimensionalen Raum bestimmen, für 3D brauchst du drei Punkte.
Braucht das Navi keine Karte?
Doch. Die Karten sind als elektronische Daten auf dem Navi gespeichert. Vergleicht das Navi nun die Signale der Satelliten mit diesen Karten, kann es dir auf zehn Meter genau sagen, wo du gerade stehst. Weil die Satelliten ständig senden, stört es das Navi auch nicht, wenn du dich bewegst. Denn dann berechnet es deine Position einfach immer neu.
Findet das Navi immer und überall drei Satelliten?
Ja, meistens klappt das ganz gut. Im GPS-System umkreisen etwa 30 Satelliten die Erde. Wenn keine Hindernisse wie Hochhäuser oder Berge im Weg sind, findet das Navi meistens fünf oder mehr von ihnen. Auch das ist wie früher mit den Leuchttürmen: Der Satellit erkennt den Empfänger nur, wenn nichts im Weg ist. Das eigentliche Wunder ist aber die Funktechnik. Um die Signale zu empfangen, brauchst du heute nur noch einen winzigen Empfänger im Gerät. Würde ja auch komisch aussehen, wenn du mit einer riesigen Antenne auf dem Kopf durch die Gegend radeln würdest.
Von Steffen Haubner
