Wie GPS-Handys funktionieren
Stellen Sie sich vor, Sie fahren zu einem Vorstellungsgespräch und stellen fest, dass Sie sich verfahren haben. Ihr erster Impuls wäre wahrscheinlich, das Unternehmen anzurufen, bei dem Sie sich vorstellen, und nach dem Weg zu fragen. Aber wenn Sie sich nicht sicher sind, wo Sie sind, kann es schwierig sein, den Weg zu finden.
Aber nehmen wir an, Sie verwenden Ihr Telefon für einen anderen Zweck – um herauszufinden, wo genau Sie sich befinden, und um sich den Weg dorthin beschreiben zu lassen. Neue Handys mit GPS-Empfängern (Global Positioning System) können genau das tun. Mit der richtigen Software oder dem richtigen Servicepaket können sie Ihren Standort genau bestimmen, den Weg zu Ihrem Ziel angeben und Informationen über Geschäfte in der Nähe liefern.
In diesem Artikel gehen wir auf die Grundlagen der Funktionsweise von Handys und GPS-Empfängern ein. Anschließend gehen wir darauf ein, wie Telefone diese Technologien miteinander kombinieren.
Grundlagen des Mobiltelefons
Ein Mobiltelefon ist im Grunde ein hochentwickeltes Zwei-Wege-Funkgerät. Türme und Basisstationen, die in einem Netz von Zellen angeordnet sind, senden und empfangen Funksignale. Mobiltelefone enthalten Sender mit geringer Leistung, mit denen sie mit dem nächstgelegenen Sendemast kommunizieren können.
Wenn Sie unterwegs sind, bewegen Sie sich von einer Zelle zur nächsten, und die Basisstationen überwachen die Stärke des Telefonsignals. Wenn Sie sich dem Rand einer Zelle nähern, nimmt Ihre Signalstärke ab. Gleichzeitig stellt die Basisstation in der Zelle, der Sie sich nähern, fest, dass die Stärke Ihres Signals zunimmt. Wenn Sie sich von Zelle zu Zelle bewegen, übertragen die Sendemasten Ihr Signal von einer zur nächsten.
An abgelegenen Orten können die Masten so weit voneinander entfernt sein, dass sie kein einheitliches Signal liefern können. Selbst wenn es viele Sendemasten gibt, können Berge und hohe Gebäude die Signale unterbrechen. Manchmal ist es schwierig, innerhalb von Gebäuden klare Signale zu empfangen, insbesondere in Aufzügen.
Auch ohne GPS-Empfänger kann Ihr Mobiltelefon Informationen über Ihren Standort liefern. Ein Computer kann Ihren Standort anhand von Messungen Ihres Signals bestimmen, wie z. B.:
Winkel der Annäherung an die Mobilfunkmasten
Wie lange das Signal braucht, um mehrere Masten zu erreichen
Die Stärke Ihres Signals, wenn es die Masten erreicht
Da Hindernisse wie Bäume und Gebäude die Dauer der Signalübertragung zu einem Sendemast beeinflussen können, ist diese Methode oft weniger genau als eine GPS-Messung.
Grundlagen des GPS-Empfängers
Wie ein Mobiltelefon arbeitet ein GPS-Empfänger mit Funkwellen. Anstelle von Sendemasten auf dem Boden kommuniziert er jedoch mit Satelliten, die die Erde umkreisen. Derzeit befinden sich 27 GPS-Satelliten in der Umlaufbahn – 24 sind aktiv im Einsatz und 3 dienen als Reserve, falls ein anderer Satellit ausfällt.
Um Ihren Standort zu bestimmen, muss ein GPS-Empfänger Folgendes wissen:
Die Positionen von mindestens drei Satelliten über Ihnen
Wo Sie sich im Verhältnis zu diesen Satelliten befinden
Der Empfänger verwendet dann die Trilateration, um Ihre genaue Position zu bestimmen. Im Grunde zeichnet er eine Kugel um jeden der drei Satelliten, die er orten kann. Diese drei Kugeln schneiden sich in zwei Punkten – einer befindet sich im Weltraum, der andere auf dem Boden. Der Punkt auf dem Boden, an dem sich die drei Kugeln schneiden, ist Ihr Standort.
Ein GPS-Empfänger muss eine klare Sichtlinie zum Satelliten haben, um funktionieren zu können. Daher können dichte Bäume und Gebäude verhindern, dass er Ihren Standort ermitteln kann.
GPS-Empfänger und Mobiltelefone haben viel gemeinsam, und beide sind sehr beliebt. Im nächsten Abschnitt sehen wir uns einige der Funktionen von GPS-fähigen Handys an.
GPS-Telefone
Fast alle neuen Mobiltelefone, die in Amerika verkauft werden, verfügen über eine eingebaute GPS-Empfangsfunktion. Diejenigen, die nicht über eine solche Funktion verfügen, können eine Verbindung zu einem Server herstellen, der mit den im letzten Abschnitt beschriebenen Techniken ihre Signale analysiert und ihren Standort bestimmt. Auf diese Weise können die Telefone den Standort einer Person an eine Notrufzentrale (PSAP) übermitteln, nachdem sie den Notruf 911 gewählt haben. Das ist aber auch schon alles, was die meisten Telefone mit ihrem GPS können.
Einige Telefone verfügen jedoch über einen vollständigen GPS-Empfänger im Telefon oder können über Kabel oder eine Bluetooth-Verbindung mit einem solchen verbunden werden. Diese GPS-fähigen Telefone verstehen Programmiersprachen wie Java und können Abbiegehinweise oder Informationen über Geschäfte und Sehenswürdigkeiten in der Nähe liefern. Andere können wie ein Ortungsgerät funktionieren. Um eine dieser Funktionen nutzen zu können, müssen Sie Folgendes haben
Ein GPS-fähiges Telefon oder einen kompatiblen GPS-Empfänger
Einen Tarif, der die Übertragung von Karten und GPS-Daten unterstützt
einen Dienstplan oder eine Software, die die eigentlichen Karten und Wegbeschreibungen oder Informationen über den Standort des Telefons bereitstellt