GPS - Global Positioning System

Das Global Positioning System (GPS; deutsch Globales Positionsbestimmungssystem) wurde 1970 für das amerikanische Verteidigungsministerium entwickelt. Mit der Freigabe von GPS für die Öffentlichkeit im Jahr 1995 wurde das us-militärische NavStar-GPS auch im zivilen Bereich nutzbar. GPS-Empfänger sind heutzutage in nahezu jedem Smartphone verbaut. Diese Standardempfänger liefern Standortgenauigkeiten von ca. 5 - 15 m, was für viele gängige Anwendungen ausreichend ist. Genutzt wird das GPS in Smartphones zur Orientierung mit dem Auto, beim Radfahren oder Wandern aber auch vermehrt für verschiedenste Dienste des Location Based Service (kurz LBS) Das GPS ist hierbei die erste Wahl für die Standortbestimmung dieses Bereiches.

Quelle:www.acid21.com

Funktionsweise

Um eine genaue Ortung vornehmen zu können, benötigt der GPS-Empfänger Kontakt zu mindestens vier Satelliten. Anhand der Signallaufzeit (Dauer, bis das Signal vom Satelliten bis zum Empfänger gebraucht hat) wird die Entfernung zu den einzelnen Satelliten berechnet. Hierzu geht man von einem Kugelmodell aus. Der Empfänger weiß, dass ein Satellit ca. 15 km entfernt ist und somit auf dem Rand einer Kugel mit Durchmesser 15 km um den Satelliten liegt. Der zweite Satellit bildet die zweite Kugel im Modell mit dem entsprechenden Radius. Die Schnittmenge, ein Kreis, reduziert die möglichen Positionen deutlich. Die nächste Kugel um Satellit drei herum, schneidet den Kreis nur noch in zwei Punkten, von denen der vierte und letzte Satellit, den letzten falschen Ort noch ausschließt. Anschaulich ist dies hier dargestellt.

GPS-Einsatzbereiche im LBS

Navigation

• Routenplanung
  
• Fahrzeugnavigation
  
• Geldautomatenfinder
  
• Tankstellenortung
  

Tracking und Tracing

• Verfolgen von Fahrzeugen, Personen oder Tieren
• Paketverfolgung
• Fitness- Tracking
• (Rück-) Verfolgung von Waren und Produkten durch die gesamte Lieferkette
• Kontaktverfolgung (zB. während der COVID Pandemie)

Tourismus

• City-Guide
  
• Hotel- und Restaurantführer
  
• Shopping-Tipps
  
• Wetter- und Verkehrsinformationen
  

Kommunikation/Social Media

• Apps wie Foursquare, Gowalla
  
• Standortfreigabe und "Check- in" bei Facebook, Instagram, Google, uvm.
• Standortfreigabe an Freunde und Bekannte via WhatsApp

Sicherheit

• Notruflokalisierung
  
• Standortbestimmung einer hilfebedürftigen Person durch Rettungskräfte
  
• Standortbestimmung von Kindern durch ihre Eltern
  
• Überwachung von Arbeitern an gefährlichen Arbeitsstellen

Homezone-Tarife

• Genion-Home-Tarif von O2
  
• D2-BestCitySpeziel von Vodafone
  
• T-D1-City-Tarife von T-Mobile

Vorteile von GPS

• Das Signal ist weltweit verfügbar und kann von allen Menschen verwendet werden. So wird es niemandem vorenthalten.
• Es kann mit relativ einfachen technischen Mitteln auf das System zugegriffen werden.
• Das GPS System ist einfach zu nutzen und zu bedienen.
• Ortsbezogene Informationen können in Echtzeit abgerufen werden.
• Die Einsatzbereiche und -möglichkeiten sind sehr vielfältig.
• Viele Einsatzmöglichkeiten in Alltag und Arbeitsumfeld, die entsprechende Tätigkeiten vereinfachen und die Ressourcennutzung optimieren können.
• Die Standortverfolgung von Fahrzeugen und Personen in Echtzeit ist einer der größten Vorteile von GPS.
• Das GPS-Signal unterstützt Privatpersonen und Unternehmen bei der Navigation und Routenplanung, wodurch Zeit und Kraftstoff gespart wird und man zeitnah und ohne Umwege am Zielort ankommt.
• An gefährlichen Arbeitsplätzen kann die Sicherheit von Arbeitern verbessert werden.
• In Notfällen kann das schnelle und direkte Erreichen der Unfallstelle durch Rettungskräfte gewährleistet werden.
• Hohe Genauigkeit bei der Datenerfassung, was zu besserer Qualität der Daten und zur Erleichterung von Datenanalysen führt.

Nachteile von GPS

• Die Genauigkeit von GPS kann durch Faktoren wie Wetterbedingungen, dichte Vegetation, Gebäude oder andere Hindernisse beeinträchtigt werden, die das GPS-Signal blockieren oder reflektieren.
• GPS benötigt eine direkte Sichtlinie zu mehreren Satelliten. In Innenräumen, städtischen Schluchten oder unter Wasser ist die Sichtbarkeit der Satelliten oft eingeschränkt oder nicht vorhanden.
• Die kontinuierliche Nutzung von GPS kann den Akku eines mobilen Geräts schnell entleeren, was insbesondere für mobile Anwendungen und tragbare Geräte ein Problem darstellt.
• Die ständige Verfügbarkeit von Standortinformationen kann zu Datenschutzproblemen führen. Unbefugte können potenziell den Standort eines Nutzers verfolgen, was zu Sicherheitsrisiken führt.
• Obwohl die Nutzung von GPS-Diensten in der Regel kostenlos ist, können die Entwicklung und der Betrieb von GPS-basierten Anwendungen und Systemen teuer sein.
• GPS-Signale können durch absichtliche oder unabsichtliche Störungen (Jamming) oder durch Interferenzen beeinträchtigt werden, was die Zuverlässigkeit der Ortung verringern kann.
• In einigen Fällen kann die Aktualisierungsrate von GPS-Daten zu langsam sein, insbesondere bei Anwendungen, die eine hohe Präzision in Echtzeit erfordern, wie z.B. bei schnellen Fahrzeugen oder Drohnen.
• Die Integration von GPS in andere Systeme und Anwendungen kann komplex und zeitaufwendig sein, da sie eine genaue Kalibrierung und Koordination erfordert.
• Signale können von Gebäuden oder anderen Oberflächen reflektiert werden, was zu Multipath-Interferenzen führt und die Positionsbestimmung ungenau macht.
• In Krisenzeiten oder aus nationalen Sicherheitsgründen können Regierungen die Genauigkeit von GPS-Signalen absichtlich verringern oder den Zugang einschränken.

Quellen und weiterführende Links

https://www.magicmaps.de/gnss-wissen/wie-funktioniert-gps/?L=0#:~:text=Multipath%2DEffekte%20k%C3%B6nnen%20durch%20die,und%20das%20Antennendesign%20minimiert%20werden.&text=GPS%2DEmpf%C3%A4nger%20ermitteln%20die%20Entfernung,Satelliten%20bis%20zum%20Empf%C3%A4nger%20brauchen.

https://euromed-police.eu/vor-und-nachteile-des-global-positioning-systems-gps/

https://barrazacarlos.com/de/vor-und-nachteile-von-gps/

https://www.zeit.de/digital/2024-05/gps-jamming-estland-russland-flugverkehr-infrastruktur