Wo bin ich? – Standortbestimmung per GPS und WLAN

Wer im Wald oder in einer fremden Stadt die Orientierung verloren hatte, nahm früher eine Karte zur Hand. Heute greift er zum Smartphone, denn das Gerät weiß immer, wo es sich gerade aufhält. Wir erklären euch, wie der Standort möglichst genau ermittelt wird.

Die Mutter aller Navigationssysteme ist das Global Positioning System, kurz GPS. Private Nutzer können sich darüber seit Anfang 2000 bis auf wenige Meter genau orten lassen. Ein GPS-Receiver empfängt dafür die Signale von mindestens vier Satelliten. Übermittelt wird dabei die aktuelle Position des Trabanten sowie die exakte Uhrzeit, sodass aus den Laufzeiten der Signale der eigene Standort errechnet wird.

Zu den angepeilten Satelliten muss allerdings Sichtkontakt bestehen, sodass unter schlechten Bedingungen Kontakt zu fünf oder mehr Satelliten notwendig sein kann, um eine verlässliche Berechnung kontinuierlich durchzuführen.

Das US-Militär hat mindestens 24 Satelliten am Himmel platziert, die die Erde in einer Höhe von 20.200 Kilometern umkreisen, um an jedem Ort auf unserem Planeten eine Standortbestimmung zu ermöglichen. Bei absolut freier Sicht können dann sogar neun bis zehn Satelliten gleichzeitig angepeilt werden.

US-Militär störte Signal

Da GPS eine Entwicklung des US-Militärs ist und die Genauigkeit jederzeit verschlechtert werden kann, entwickeln andere Länder eigene globale Navigationssatellitensysteme, die sich lediglich durch Frequenzen und Konstellation der Satelliten unterscheiden, nicht aber grundsätzlich im Aufbau.

Am weitesten ist das russische GLONASS, das schon ziemlich weit ausgebaut ist und bereits von vielen mobilen Geräten unterstützt wird. Um 2020 sollen dann auch das von der Europäischen Union initiierte Galileo sowie das chinesische Beidou weltweit ausgebaut sein. Indien plant ein System nur für den eigenen Subkontinenten. Mehr Informationen zu den Ortungsdiensten GPS, Glonass, Galileo und Beidou gibt es in einem weiteren Artikel.

Bis auf wenige Meter genau

Vor der Jahrtausendwende hat das US-Militär das GPS-Signal so gestört, dass private Nutzer sich bloß auf 100 Meter genau orten konnten. Seitdem lässt sich der Standort mit dem reinen GPS-Signal auf wenige bis zehn Meter genau bestimmen. Dies reicht bereits, um sich an einem unbekannten Ort neu zu orientieren.

Damit eine Navi-App aber ansagen kann, in welchem Moment die Spur gewechselt werden soll, muss die Genauigkeit noch weiter erhöht werden. Dafür berücksichtigen sogenannte Differenzmethoden (Differential-GPS/DGPS) bei der Berechnung noch weitere Daten, die von einem Referenzgerät, aber auch aus dem Mobilfunknetz stammen können.

Google Maps zeigt die Genauigkeit der Standortbestimmung per Mobilfunk (links) und WLAN (Bild: Peter Giesecke)

Google Maps zeigt die Genauigkeit der Standortbestimmung per Mobilfunk (links) und WLAN (Bild: Peter Giesecke)

Speziell für den Einsatz in Mobiltelefonen wurde Assisted GPS (A-GPS) entwickelt, denn nach dem Anschalten sowie nach kurzen Unterbrechungen des Sichtkontakts dauerte es oft sehr lange, bis eine neue Position errechnet war. Wenn aber direkt hinter dem Tunnel eine Kreuzung lag, blieb dem Gerät nicht viel Zeit, um beispielsweise zum Abbiegen aufzufordern.

A-GPS wertet deshalb die Mobilfunksignale von mindestens drei Basisstationen aus, um den Standort bereits grob zu bestimmen. Davon profitieren dann auch andere Anwendungen auf dem Smartphone wie standortbezogene Dienste (Location Based Services).

Regen und Häuserschluchten

Schlimmer als eine kurze Unterbrechnung ist nur ein durchgehend schlechtes GPS-Signal. Regen beeinträchtigt den Empfang nur unwesentlich, ein Spaziergang im regennassen Wald sowie starke Schneefälle schon eher. Auch ein Spaziergang durch die Häuserschluchten von großen Städten erschwert den Empfang.

Nur wenige Satelliten sind dort direkt zu sehen. Deren Signale werden an den Häuserwänden mehrfach reflektiert. Innerhalb von Gebäuden ist die Standortbestimmung fast ganz unmöglich. Wer nach einem Gerät sucht, das eine möglichst genau Positionsbestimmung unterstützt, greift am besten zu einem Outdoor-Navigationsgerät wie dem Garmin GPSmap 78 s.

Erkennen, wie genau Google Maps ist

Die Genauigkeit der Standortbestimmung lässt sich zum Beispiel auf einer Karte von Google Maps an der Größe des Kreises um den blauen Punkt erkennen. Falls dieser einen Radius von mehreren hundert Metern oder sogar wenigen Kilometern hat, gibt er nur den Standort der Mobilfunkantenne wieder, in dessen Funkzelle man sich gerade befindet. Die eigene Position soll dann irgendwo in diesem Kreis sein.

Misst der Radius allerdings nur dreißig oder vierzig Meter, dann wurde ein WLAN-Netz in der Nähe entdeckt, dessen genauer Standort Google bekannt ist. Erst wenn ein blauer Punkt ohne Umkreis zu sehen ist, lässt sich davon ausgehen, dass es sich um einen per GPS exakt bestimmten Standort handelt.

Navigation im Einkaufszentrum: Wo GPS nicht funktioniert, hilft WLAN aus (Bild: free-wifi-service.de)

Navigation im Einkaufszentrum: Wo GPS nicht funktioniert, hilft WLAN aus (Bild: free-wifi-service.de)

Google, Apple und andere Kartenanbieter unterhalten deshalb eigene Datenbanken, in denen die Standorte der einzelnen WLAN-Zugangspunkte verzeichnet sind. Die Genauigkeit der Bestimmung hängt unter anderem davon ab, wie dicht diese zueinander liegen und wie genau sie verortet wurden.

Mit der gleichen Technik lässt sich auch der Standort innerhalb von Gebäuden bestimmen. In großen Komplexen wie Einkaufszentren kann man sich dann sogar auf der richtigen Etage verorten lassen. Dafür müssen die einzelnen Zugangspunkte aber nicht einfach nur erfasst, sondern auch strategisch platziert werden.

Standortverlauf für Android deaktivieren

Jeder Nutzer kann die Genauigkeit bei der Standortbestimmung auch selbst bestimmen – und damit wertvolle Akkulaufzeit sparen. Auf einem Android-Smartphone wählt er dafür den Modus Hohe Genauigkeit, Nur Gerät oder Energiesparmodus. Im zweiten Fall werden nur GPS-Daten verwendet, im dritten nur die Standorte von WLAN-Routern und Mobilfunkmasten. Beides hilft Energie zu sparen.

Ganz abschalten lässt sich die Standortbestimmung aber nicht, auch wenn die Option Standortverlauf im Google-Account deaktiviert wurde. Apps wie die Suche oder Kartendiensten können dann immer noch Ortsdaten erheben und speichern. Dies muss dann für jede App einzeln abgeschaltet werden. Einen Generalschalter gibt es jedoch mit der Option Web- und App-Aktivitäten. Erst wenn diese abgeschaltet wird, werden keine Smartphone-Daten mehr im Google-Konto gespeichert.

Beitragsbild: gps.gov

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