GPS

Wie die Ortung funktioniert

Jeder Satellit sendet ständig ein Signal mit seiner Position und einer sehr genauen Uhrzeit. Das Handy empfängt Signale von mehreren Satelliten und berechnet aus den winzigen Zeitunterschieden, wie weit es von jedem entfernt ist. Aus mindestens vier Satelliten ergibt sich die Position. Damit es schneller geht, nutzt das Handy zusätzlich Daten aus dem Internet, WLAN-Netze in der Umgebung und Sensoren wie das Gyroskop.

Warum die Position manchmal ungenau ist

Neuere Smartphones empfangen zwei Frequenzen, was in Städten deutlich genauere Ergebnisse liefert. Trotzdem springt die Position zwischen hohen Häusern gelegentlich. Das ist normal.

Wenn GPS dauerhaft schlecht ist

1. Standortdienste prüfen. Ortung aktiviert und für die App erlaubt? Bei Android die Option „Genauer Standort“ einschalten.
2. Im Freien testen. Ein paar Minuten unter freiem Himmel mit einer Karten-App.
3. Neustart. Bei Software-Problemen.
4. Kompass kalibrieren. Wenn die Richtung falsch angezeigt wird.

Bleibt die Ortung auch unter freiem Himmel schlecht, während andere Handys gut funktionieren, kann die GPS-Antenne oder ihr Anschluss beschädigt sein. Das passiert vor allem nach Stürzen oder Reparaturen, bei denen ein Antennenkabel oder Kontakt nicht richtig sitzt. Bei manchen Modellen ist auch die Rückseite Teil der Antenne.

Die Satellitensysteme hinter der Ortung

GPS ist eigentlich nur eines von mehreren Satellitensystemen zur Ortung. Es wird von den USA betrieben. Daneben gibt es das europäische Galileo, das russische GLONASS und das chinesische BeiDou. Der Oberbegriff für alle Systeme heißt GNSS, Global Navigation Satellite System. Im Alltag sagen trotzdem fast alle GPS.

Moderne Smartphones empfangen mehrere dieser Systeme gleichzeitig. Je mehr Satelliten sie sehen, desto schneller und genauer wird die Position bestimmt. Besonders in Städten mit hohen Häusern hilft das, weil oft nur ein Teil des Himmels sichtbar ist.

Wie aus Satellitensignalen eine Position wird

Jeder Satellit sendet ständig seine genaue Position und die exakte Uhrzeit. Das Smartphone empfängt diese Signale und misst, wie lange sie unterwegs waren. Weil sich Funkwellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, lässt sich daraus die Entfernung zu jedem Satelliten berechnen.

Kennt das Gerät die Entfernung zu mindestens vier Satelliten, kann es seine Position im Raum bestimmen. Drei Satelliten würden theoretisch für die Position reichen, der vierte wird gebraucht, um die Uhr im Smartphone mit der hochgenauen Atomzeit der Satelliten abzugleichen. Schon eine Abweichung von einer Millionstel Sekunde würde die Position um rund 300 Meter verfälschen.

Die Signale der Satelliten sind sehr schwach, wenn sie auf der Erde ankommen. Deshalb braucht das Smartphone eine gut abgestimmte Antenne und einen empfindlichen Empfänger. Schon Dächer, dichte Bäume oder ein Tunnel können den Empfang unterbrechen.

Interessant ist, dass dabei sogar die Relativitätstheorie berücksichtigt werden muss. Die Uhren in den Satelliten laufen wegen ihrer Geschwindigkeit und der geringeren Schwerkraft minimal anders als auf der Erde. Ohne Korrektur würde die Position jeden Tag um Kilometer abweichen.

Schnellere Ortung mit A-GPS

Ohne Hilfe kann es mehrere Minuten dauern, bis ein GPS-Empfänger seine erste Position findet. Er muss erst herausfinden, welche Satelliten gerade sichtbar sind und wo sie stehen. Smartphones beschleunigen das mit A-GPS, Assisted GPS. Dabei laden sie die Bahndaten der Satelliten über das Internet herunter.

Zusätzlich nutzt das Smartphone WLAN-Netze und Mobilfunkmasten in der Umgebung. Deren Positionen sind in Datenbanken gespeichert. So kennt das Gerät seine ungefähre Position schon, bevor die Satelliten gefunden sind. Das ist auch der Grund, warum die Ortung in Gebäuden oft noch funktioniert, wenn auch ungenauer.

Wie genau ist GPS im Smartphone?

Unter freiem Himmel erreichen Smartphones meist eine Genauigkeit von wenigen Metern. Neuere Geräte mit Zweifrequenz-Empfang nutzen zwei verschiedene Signale der Satelliten. Damit lassen sich Störungen in der Atmosphäre herausrechnen, und die Genauigkeit steigt weiter. Das ist besonders in Städten hilfreich, wo Signale an Gebäuden reflektiert werden.

In Häuserschluchten, Wäldern und Gebäuden sinkt die Genauigkeit. Reflektierte Signale legen einen längeren Weg zurück, und das Gerät berechnet eine falsche Entfernung. Auf der Karte springt der Standort dann hin und her oder liegt auf der falschen Straßenseite.

Wenn GPS kurz ausfällt

Fährst du durch einen Tunnel, verliert das Smartphone den Kontakt zu den Satelliten. Navigations-Apps schätzen die Position dann weiter, indem sie Geschwindigkeit und Richtung aus den Bewegungssensoren berücksichtigen. Das Gyroskop misst Drehungen, der Beschleunigungssensor Bewegungen. So bleibt der Pfeil auf der Karte in Bewegung, bis wieder Satelliten in Sicht sind.

Ist einer dieser Sensoren defekt, wirkt sich das auch auf die Navigation aus. Der Kompass zeigt in die falsche Richtung, oder die Karte dreht sich nicht mit. Manchmal hilft eine Kalibrierung, bei der du das Gerät in Form einer Acht bewegst.

GPS und Akkuverbrauch

GPS selbst verbraucht weniger Energie, als viele glauben. Bei der Navigation sind meist das Display, die mobile Datenverbindung und die Berechnung der Route die größeren Verbraucher. Trotzdem lohnt es sich, den Standortzugriff von Apps zu prüfen. Manche Apps fragen den Standort ständig im Hintergrund ab, ohne dass du es merkst.

In den Datenschutzeinstellungen kannst du für jede App festlegen, ob sie den Standort immer, nur bei Nutzung oder gar nicht verwenden darf. Für die meisten Apps reicht die Einstellung „Beim Verwenden der App“. Das spart Akku und schützt deine Privatsphäre.

GPS-Probleme nach Sturz oder Reparatur

Ist die Ortung dauerhaft schlecht, obwohl du draußen bist, kann ein Hardwareproblem vorliegen. Die GPS-Antenne sitzt bei vielen Smartphones im oberen Bereich des Geräts. Sie ist über einen Federkontakt oder ein dünnes Kabel mit der Platine verbunden. Wird dieser Kontakt bei einer Reparatur oder einem Sturz beschädigt, empfängt das Gerät nur noch schwache Signale.

Typisch ist, dass die Ortung nach einem Display- oder Rückglastausch plötzlich deutlich länger dauert oder ungenau ist. Dann wurde oft eine Antenne nicht richtig angeschlossen. In der Werkstatt wird geprüft, wie viele Satelliten das Gerät empfängt und wie stark ihre Signale sind. Spezielle Apps zeigen diese Werte an.

1. Draußen testen. Unter freiem Himmel einige Minuten warten.
2. Standortdienste prüfen. Genaue Position muss für die App erlaubt sein.
3. Neustart. Behebt kurzzeitige Softwarefehler.
4. Werkstatt. Bei dauerhaft schlechtem Empfang Antenne prüfen lassen.

Standort und Privatsphäre

Dein Standortverlauf verrät viel über dich: wo du wohnst, arbeitest und deine Freizeit verbringst. Smartphones speichern oft einen Verlauf deiner besuchten Orte, um Funktionen wie Erinnerungen oder Verkehrshinweise anzubieten. Diese Daten liegen je nach Gerät auf dem Smartphone oder in deinem Konto beim Hersteller.

Prüfe gelegentlich, welche Apps Zugriff auf deinen Standort haben, und deaktiviere den Verlauf, wenn du ihn nicht brauchst. Auch beim Teilen von Fotos kann der Standort mitgeschickt werden, weil er in den Bilddaten gespeichert ist. Viele Systeme fragen beim Teilen, ob der Standort entfernt werden soll.

Ortung bei Tablets und Laptops

Nicht jedes Gerät hat einen eigenen GPS-Empfänger. Tablets ohne Mobilfunk und die meisten Laptops bestimmen ihre Position nur über WLAN-Netze in der Umgebung. Das ist in Städten oft erstaunlich genau, auf dem Land oder unterwegs aber unzuverlässig.

Tablets mit Mobilfunk haben meist zusätzlich einen GPS-Empfänger. Wer ein Tablet zur Navigation im Auto oder auf dem Fahrrad nutzen möchte, sollte beim Kauf darauf achten. Ein Hotspot vom Smartphone hilft dabei nicht, denn er überträgt nur die Internetverbindung und nicht den Standort.

Zusammengefasst ist die Ortung im Smartphone ein Zusammenspiel aus Satelliten, WLAN, Mobilfunk und Bewegungssensoren. Meist liegt ungenaue Ortung an der Umgebung und nicht am Gerät. Bleibt sie aber auch unter freiem Himmel dauerhaft schlecht, lohnt sich eine Prüfung der Antenne.

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