Seit Anfang dieses Jahrhunderts sind leichte tragbare GPS-Geräte kostengünstig und weit verbreitet. Diese Miniaturgeräte arbeiten mit Signalen, die von einer Reihe von umlaufenden Satelliten gesendet werden, und können Ihren Standort überall auf der Erdoberfläche triangulieren. Sobald Ihre Ausgangsposition festgelegt ist, können sie auch Ihre Bewegungen verfolgen, Ihre Geschwindigkeit bestimmen und viele andere Berechnungen durchführen. Die Technologie erfordert jedoch eine Sichtverbindung zu den Satelliten.
Einschränkungen
Es gibt mehrere Stellen, an denen tragbare GPS-Geräte nicht oder schlecht funktionieren. Wenn Sie sich in einem großen Gebäude oder Einkaufszentrum befinden, ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass Ihr GPS-Gerät genügend Satelliten findet, um Ihre Position zu berechnen. Das gleiche gilt, wenn Sie sich unter der Erde befinden, sei es in einem unterirdischen Einkaufskomplex, einem Tunnel, einer U-Bahn oder einer natürlich vorkommenden Höhle. Selbst oberirdische Wanderer können gelegentlich ohne brauchbares Signal auskommen, wenn sie sich unter einem felsigen Überhang oder am Grund einer bewaldeten Schlucht befinden. Das ist eine unvermeidliche Einschränkung der GPS-Technologie.
GPS 101
GPS-Geräte sammeln Signale von einer Reihe hochentwickelter Satelliten, die ursprünglich vom US-Militär in die Umlaufbahn gebracht wurden. Jeder befindet sich in einer festen oder "geostationären" Umlaufbahn um die Erde und enthält äußerst genaue Atomuhren. Ihr GPS vergleicht die Signale mehrerer Satelliten, berechnet, wie weit sie von seiner eigenen internen Zeit entfernt sind, und verwendet diese Zahlen, um Ihre Position zu bestimmen. Jedes Mal, wenn Ihr Handheld-GPS Signale von drei Satelliten erfassen kann, kann es Ihnen sagen, wo auf der Erdoberfläche Sie sich befinden. Wenn es Signale von vier oder mehr Satelliten finden kann, kann es Ihnen auch Ihre Höhe mitteilen.
Koppelnavigation
Wenn Sie das wissen, können Sie erwarten, dass Ihr GPS Ihnen eine Fehlermeldung ausgibt, wenn Sie durch einen Tunnel fahren oder anderweitig Ihr Signal verlieren. In der Praxis passiert das normalerweise nicht. Sobald das GPS Ihre Ausgangsposition ermittelt hat, berechnet es Ihren Standort in Echtzeit ständig neu. Das gibt Ihre Geschwindigkeit und Fahrtrichtung an. Wenn Sie einen Tunnel betreten, verliert Ihr Gerät den Kontakt zu den Satelliten. Es weiß jedoch, wie schnell Sie fahren, auf welcher Straße oder Autobahn und in welche Richtung. Auf dieser Grundlage macht Ihr GPS eine fundierte Schätzung - traditionell "Dead Reckoning" genannt - über Ihre Position, bis es in der Lage ist, den Kontakt mit den Positionssatelliten wieder herzustellen.
Workarounds
Es gibt eine Reihe von Anwendungen für ein unterirdisches Navigations- und Ortungssystem ähnlich dem GPS, und es wurden mehrere konkurrierende Technologien untersucht. Das japanische Unternehmen Aichi Steel hat beispielsweise ein Gerät entwickelt, das mithilfe der Erdmagnetfelder und eines Beschleunigungsmessers eine Position berechnet. In Kombination mit der GPS-Technologie würde es theoretisch eine nahtlose Navigation über und unter der Erde ermöglichen. Ein in der Schweiz entwickeltes unterirdisches System zur Höhlenerkundung platziert vier Sender über der Höhle, die sich ganz normal mit GPS-Satelliten verbinden können. Sie empfangen Signale von einem vom Entdecker mitgeführten Sender und können dieses Signal triangulieren, um eine genaue Position zu erhalten.
