Wie hoch ist die Genauigkeit von GPS?

Dank GPS ist es möglich, sich überall auf der Welt zu orten, und das mit erstaunlicher Genauigkeit. Manchmal ist eine Ortung bis auf den Zentimeter genau möglich!

GPS funktioniert mit Hilfe einer Reihe von Satelliten, die die Erde umkreisen. Jeder Satellit sendet Signale, die seine Position im Weltraum sowie die Uhrzeit und das Datum der Übertragung dieser Signale angeben. Unsere GPS-Chips empfangen diese Signale und berechnen dann dreiseitig unsere Position – Breitengrad, Längengrad und Höhe – auf dem Globus. Damit das System funktioniert, müssen die von vier Satelliten empfangenen Daten zusammengeführt werden: drei für die Position und einer für die Zeit.

Die Genauigkeit von Atomuhren

Synchronisierung? Ja, denn unsere Position wird aus der Laufzeit des Signals zwischen dem sendenden Satelliten und dem empfangenden GPS-Gerät abgeleitet. Die Informationen der beiden Uhren müssen daher äußerst genau und synchronisiert sein. Eine Verschiebung von einer Mikrosekunde führt zu einem Positionsfehler von etwa 300 Metern! Daher die Verwendung von Atomuhren. Diese – und einige relativistische Korrekturen – machen das GPS-System genau. Da unsere GPS-Geräte nicht mit solchen Uhren ausgestattet sind, wird der Zeitstempel von der Atomuhr an Bord eines Satelliten erzeugt.

GPS-Chips und -Boxen

Einige GPS-Chips können eine Genauigkeit im Zentimeterbereich bieten. Doch sind sie derzeit noch zu teuer und energieaufwendig, um der breiten Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt zu werden. Daher sind sie speziellen Anwendungen vorbehalten, beispielsweise fahrerlosen Autos, Präzisionslandwirtschaft, militärische Anwendungen usw.

Unsere GPS-Geräte und Smartphones bieten dagegen eine Genauigkeit, die bei den besten von ihnen zwischen 5 und 10 Metern schwankt, was schon recht interessant ist.

Galileo-Satelliten für höhere Genauigkeit

Das europäische Navigationssystem Galileo dürfte diese Zahlen bald verbessern. Die Verantwortlichen des Programms gehen davon aus, dass die Öffentlichkeit die Satelliten mit einer Genauigkeit von weniger als 5 Metern sehen kann. Die Atomuhren auf den Galileo-Satelliten sind neueren Datums und daher genauer als die des amerikanischen Systems, das wir derzeit verwenden. Dank der Verwendung von Multifrequenzen werden ihre Signale auch weniger durch den Durchgang durch die Ionosphäre oder durch Reflexionsprobleme an Gebäuden beeinträchtigt.

Urhebender Autor: Nathalie Mayer