Der offizielle Name vom GPS System lautet NAVSTAR GPS. Seit etwa Mitte der 1970er Jahre wurde das System vom US-Verteidigungsministerium entwickelt. Am 17. Juli 1995 wurde das System offiziell in Betrieb genommen. Zunächst war das Sytem nur für das US-Militär voll nutzbar und einsatzbereit. Ab dem 2. Mai 2000 gab Bill Clinton das GPS-System auch für die zivile Nutzung frei. Genauer bedeutet das, ab dem Tag die künstliche Signalverschlechterung abgeschaltet wurde. Dadurch wurde die GPS Genauigkeit besser als 10 Meter erreicht. Damit hatte das GPS System dann auch Sinn für die Zivile Nutzung im Navigationssektor erlangt. Durch diese Maßnahme enstand auch das GPS Spiel Geocaching und viele andere zivile Anwendungen die mit der Ermittlung der Geoposition zusammenhängen.
GPS-Satelliten in 20.000 Kilometern Höhe
Das GPS-System basiert auf Satelliten, die unseren Planeten Erde auf einer mittleren Bahnhöhe von etwa 20.200 Kilometern umkreisen. Es sind immer mindestens 24 Satelliten im Einsatz. Die Satelliten senden kodierte Funksignale die ihre Position und die genaue, atomgestütze Uhrzeit enthalten. Aus den Signallaufzeiten können die GPS-Empfänger dann ihre genaue Position berechnen und somit dem Benutzer anzeigen.
Vier GPS-Satelliten für gute Positionsbestimmung
In der Theorie würde der Empfang von Signalen von drei Satelliten ausreichen. Wenn die Positionen optimal sind. Um eine ausreichend gute Positionsbestimmung zu erhalten benötigt man aber mindestens die Signale von 4 GPS-Satelliten. Bekommt der GPS-Empfänger Signale von mehreren Satelliten, so kann er durch interne Berechnungen die Höhe über dem Meeresspiegel berechnen und anzeigen. Die Höhendaten sind allerdings nicht extrem genau. Für einfache Anwendungen reicht die Angabe aber durchaus aus.
GPS als Kompass und Geschwindigkeitsmesser
Misst man die Position des GPS-Empfängers so ist es möglich nicht nur die Position zu bestimmen, sondern auch die Geschwindigkeit. Ebenso kann durch die Signale natürlich auch die Bewegungsrichtung bestimmt werden. Hierbei ist natürlich zu beachten, dass die Richtungsanzeige natürlich nur funktioniert, wenn man den GPS-Empfänger bewegt. Ruht das Gerät, kann die Richtung nicht bestimmt werden. Sobald das Gerät, also der Anwender sich bewegt, funktioniert das GPS-Gerät also auch als Kompass.
GPS-Satelliten umkreisen die Erde
Die Satelliten umkreisen die Erde in einer mittleren Bahnhöhe von 20.200 km. Ein Satellit überquert am Tag zweimal den gleichen Punkt auf der Erdoberfläche. Genauer überquert der Satellit zweimal allle 23 Stunden 55 Minuten und 57 Sekunden den gleichen Punkt. Das heißt der Satellit ist jeden Tag etwa 4 Minuten früher über diesem Punkt.
Bis zu 31 Satelliten sind aktiv
Um das GPS-System einigermassen rendundant zu halten wurden teilweise bis zu 31 Satelliten aktiviert. Die normale erwartete Lebensdauer eines GPS-Satelliten beträgt gute 7,5 Jahre. Meistens funktionieren die Satelliten aber auch etwas länger. Ein Satelliten auszutauschen dauert aktuell gute 2 Monate. Die USA ist bestrebt diese Zeit zu verkürzen um die Reaktionszeiten bei einem Ausfall kurz zu halten.
Witterung kann den Empfang stören
Der GPS-Empfang kann durch starke Schneefälle gestört werden. Normalerweise stören sonstige Wetterverhältnisse, wie Regen und Nebel, den Empfang jedoch nicht – nasses Laub im Wald hat allerdings eine Empfangsverschlechterung des GPS-Systems zur Folge.
GLONASS, COMPASS und Galileo die Konkurrenz
Neben dem US-amerikansichen Navigationssystem hat auch die russische Föderation ein eigens Navigationssystem gestartet Das russische System funktioniert auf ähnliche Weise wie das GPS. Der Name des System lautet GLONASS. Die neuen Garmin eTrex 30 Handnavigationsgeräte können auch die Signale von GLONASS verarbeiten. Die Europäische Gemeinschaft arbeit schon seit Jahren an einem unabhägigen System namens Galileo. Auch die Volksrepublik China hat ein eigenes Navigationssystem gestartet. Seit 2004 ist Compass, wie das chinesische System heißt, in Betrieb.
Die Anzeige der GPS-Geanuigkeit bei Garmin und anderen GPS-Geräten.