GPS-Alternativen: Das können Glonass, Galileo und Co.

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Smartphones sind auch moderne Navigationsgeräte.
Bildquelle: inside-handy.de / Blasius Kawalkowski
In letzter Zeit mal jemandem nach dem Weg gefragt? Nicht? Das ist dank GPS und weiterer Satellitensysteme ja auch nicht mehr nötig. Mit fest installierten und mobilen Navigationsgeräten oder Ortungs-Apps auf dem Smartphone findet jeder sein Ziel, auch ganz ohne Ortskenntnis. inside-handy.de erklärt, wie GPS und Co. funktionieren, welche GPS-Alternativen es gibt und was bei der Nutzung der Ortungsdienste mit dem Handy zu beachten ist.

Globale Satellitensysteme wie GPS werden zur Ortung oder für die Navigation genutzt. Ist beispielsweise eine Person vermisst gemeldet, nutzt die Polizei die Satellitensysteme zur Auffindung des Handys der gesuchten Person. Oder ganz alltäglich: Ist gerade kein Navigationsgerät zur Hand, hilft Google Maps auf dem Smartphone, zum gewünschten Ziel zu navigieren.

Ortung und Navigation auf der Erde und in der Luft mit Hilfe von Navigationssatelliten funktionieren durch ein klassisches Sender-Empfänger-Prinzip: Satelliten funken ihre genaue Position und Uhrzeit, Empfänger messen diese Signale und berechnen daraus ihren eigenen Standort und ihre aktuelle Zeit. Fast allen Systemen ist gemein, dass sich etwa 30 Satelliten in einer Höhe von ungefähr 25.000 km so bewegen, dass von jedem Ort auf der Erdoberfläche immer mindestens vier Satelliten gut zu empfangen sind. So können unter anderem sogenannte Uhrenfehler heraus gerechnet werden.

Warum GPS eigentlich GNSS ist

Im Allgemeinen wird GPS als Synonym für alle globalen Navigationssatellitensysteme gebraucht. GPS bezeichnet tatsächlich aber nur das System, welches in den 1970er Jahren vom US-Verteidigungsministerium entwickelt und in den 90er Jahren in Betrieb genommen wurde. GPS steht dabei für Global Positioning System, heißt vollständig aber Navigational Satellite Timing and Ranging – Global Positioning System, also NAVSTAR GPS. GPS ist immer noch das wohl bekannteste und meistgenutzte Ortungssystem. Seit dem Jahr 2000 ist es auch für die zivile Bevölkerung nutzbar.
Navigationsgeräte und Kartenprogramme greifen jedoch nicht ausschließlich auf GPS zurück. Vielmehr nutzen die Empfänger gleichzeitig Daten von allen verfügbaren globalen Navigationssystemen, englisch: Global Navigation Satellite System. GNSS ist dabei ein übergeordneter Begriff für alle Systeme weltweit. Beherrschten die Amerikaner mit GPS Jahrzehnte lang den Markt, ziehen Europa, Russland und Asien inzwischen nach. Zu GNSS zählen heutzutage auch Galileo, Glonass, Beidou und weitere.

Glonass wird erweitert

Bis heute können nur die Russen mit ihrem globalen Navigationssatellitensystem Glonass den Amerikanern die Stirn bieten. Seit 2008 ist das Satellitennetzwerk für die allgemeine Bevölkerung nutzbar, ursprünglich war es allerdings – genau wie sein amerikanisches Pendant – ausschließlich für militärische Zwecke entwickelt worden. Nach technischen Schwierigkeiten in den Jahren bis 2013 ist Glonass mittlerweile weltweit konstant abrufbar und weist in der frei verfügbaren Variante eine Genauigkeit von etwa vier bis acht Metern auf. Das System wird stetig korrigiert und erweitert. Glonass ist damit eine echte GPS-Alternative.

Glonass ist in den nördlichen Breitengraden sogar exakter als der amerikanische Konkurrent, was mit der speziellen Ausrichtung der Satelliten zusammenhängt. In Kombination mit GPS kann eine noch höhere Genauigkeit erzielt werden. Einige Smartphone-Hersteller machen sich das Zusammenspiel von GPS und Glonass zu Nutze: Die meisten hochwertigen Handys, aber auch viele Smartphones der mittleren Preiskategorie, führen einen Glonass-fähigen Chip als Standard. Bereits 2011 hat ZTE als erster Produzent ein entsprechendes Smartphone vorgestellt. Bekannte und beliebte Android-Phones, die Glonass-Empfänger haben, sind die neueren Modelle von Samsung. Apple bietet mit den Smartphones ab der Generation iPhone 4S ebenfalls diese Ausstattung.

Galileo geht in die Offensive

Europas System Galileo ist als Spätzünder immer noch im Aufbau begriffen. Ein kontinuierlicher Betrieb des Systems ist für 2020 angesetzt. Galileo entspringt im Gegensatz zu GPS und Glonass nicht dem Militär, sondern ist von der Agentur für das Europäische GNSS, der Galileo-Agentur mit Sitz in Prag, kontrolliert. Das Projekt Galileo wird kontrovers betrachtet: Befürworter schätzen den wissenschaftlichen Gewinn, Gegner bezichtigen das Projekt der Geldverschwendung.

In der Technik ähnelt Galileo dem amerikanischen und russischen System. Im Wesentlichen bestehen die Unterschiede lediglich in den systemeigenen Konstellationen der Sender. Obwohl Galileo bereits seit über zehn Jahren zu nutzen ist, befinden sich noch nicht alle der 30 vorgesehenen Satelliten im Weltraum. Die Galileo-Agentur plant, noch im Jahr 2018 die letzten künstlichen Trabanten in die Umlaufbahn zu bringen. Das erhöht die bisherige Genauigkeit der Positionsbestimmung. Zusätzlich kontrollieren ihre Bodenstationen die Sender im Orbit. 

Die iPhone-Modelle 8, 8+ und das neue iPhone X sind mit Galileo kompatibel. Ein entsprechendes Android-Modell ist zum Beispiel das aktuelle BQ Aquaris X5 Plus. Auch hier gilt: die Kombination aus mehreren Satellitensystemen präzisiert die Angaben. Galileo und GPS zusammen können Positionsbestimmungen auf Zentimeter genau angeben. Langfristiges Ziel der Galileo-Agentur ist dabei, dass die europäische Version sogar präziser arbeitet als ihr amerikanischer Vorreiter. Für den Nutzer ist dabei folgender Unterschied interessant: Die freie Version von Galileo wird auf etwa fünf bis acht Meter genau sein, die kostenpflichtige Variante auf wenige Zentimeter genau arbeiten.

Beidou, QZSS, IRNSS und Sapos

Das chinesische System Beidou ist zunächst im asiatischen Raum freigeschaltet, soll aber ab voraussichtlich 2020 ebenfalls weltweit verwendbar sein. Beidou steht dabei in direkter Konkurrenz zu Galileo: Die Chinesen waren ursprünglich Geldgeber und Unterstützer des europäischen Systems, entschieden sich dann aber für den Aufbau eines eigenen Ortungsdienstes. Es ist davon auszugehen, dass Galileo und Beidou zumindest teilweise auf den gleichen Frequenzen funken werden. Experten befürchten, dass dadurch Störungen für das Galileo-System zu erwarten sind. Diese und weitere Streitigkeiten zwischen den beiden Parteien sind noch nicht behoben. Planungen rund um Beidou sehen 35 Satelliten in der Umlaufbahn vor, sodass eine noch höhere Präzision als bei GPS erzielt werden kann. Anwender sollten auch hier wissen, dass es erhebliche Unterschiede in der Exaktheit zwischen bezahlter und freier Nutzung gibt: 10 Zentimeter zu 10 Meter.

Das japanische Quasi-Zenit-Satelliten-System oder auch QZSS befindet sich noch im Aufbau und ist derzeit noch nicht nutzbar. Momentan befinden sich lediglich vier Satelliten im Orbit, die Zahl soll aber erhöht werden. Grundsätzlich ist der Plan der Gründer aus öffentlichen Institutionen und Privatwirtschaft, dass QZSS weitere globale Navigationssatellitensysteme ergänzt. Die Besonderheit von QZSS liegt darin, dass die Satelliten näher an Japan kreisen, die Signale somit stärker sind. Ziel ist, dass die Ortung sogar in tiefen Häuserschluchten japanischer Großstädte exakt funktioniert.

Das Indian Regional Navigation Satellite System ist die indische Antwort auf das US-amerikanische GPS. Dabei ist es nicht als globales System gedacht, sondern soll lediglich Indien mit Daten erfassen. Auch hier wird auf besonders hohe Genauigkeit gesetzt. Jegliche Technik für IRNSS wird dabei in Indien gefertigt. Das ebenfalls noch im Aufbau befindliche System soll demnach vollständig autark funktionieren.

Auch Deutschland weist ein eigenes Satellitensystem auf: Sapos ist allerdings ausschließlich zur Korrektur der Daten von GPS und Glonass generiert. Der Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung ermöglicht im gesamten Bundesgebiet besonders exakte, auf Zentimeter genaue Messungen. Sapos ist als Referenzstationsnetz von den globalen Navigationssatellitensystemen zu unterscheiden. Das Korrektursystem gilt als technisches Vorbild für Referenzstationsnetze und findet viele Nachahmer in den europäischen Ländern.

Und was nutzt mein Smartphone?

Will man nun mit dem Smartphone navigieren, greifen fast alle modernen Geräte nicht mehr ausschließlich auf GPS, sondern auf GNSS, also Glonass, Galileo und Co. zurück. Schade ist, dass die Auswahl des Netzes automatisiert erfolgt. Angezeigt wird bei den meisten Android-Smartphones, iPhones und Windows-Phones lediglich GPS, obwohl zum Beispiel auch Glonass verfügbar wäre. Wer sich hier für die genutzten Systeme interessiert, kann bei Android-Geräten unter Einstellungen, dann Standort nachsehen. Für mehr Infos schlüsselt die App AndroiTS GPS Test Free aus dem Google Play Store Systeme und Daten genauer auf.

Um die Präzision der Standortdaten noch zu erhöhen, arbeiten die Systeme auf dem Smartphone mit Assisted-GPS. A-GPS verwendet zu den erfassten Daten jeglicher GNSS noch Bluetooth, WLAN, mobile Daten und den exakten Abstand zu Mobilfunkmasten. Übrigens: Satelliten sammeln nicht Informationen über ihre Empfänger. Das heißt, dass Smartphones nicht nebenher getrackt werden. Nur in Ausnahmefällen, beispielsweise zur oben genannten Verbrechensbekämpfung, greift die Polizei über den Sender im Handy auf die aktuelle Position zurück.

Zum überwiegenden Teil nutzen moderne Smartphones A-GPS mit GPS und Glonass. Chinesische Hersteller wie Huawei setzen auf Beidou, integrieren aber bereits für den europäischen Markt Galileo. Ein frühes Beispiel ist hier das Huawei Mate 9.

Smartphones mit Zugriff auf Glonass* Smartphones mit Zugriff auf Galileo* Smartphones mit Zugriff auf Beidou*
iPhone 8 Huawei Mate 9 OnePlus 5T
Samsung Galaxy A5 (2017) Huawei P10 HTC U11 Life
Samsung Galaxy S8 Archos 50 Diamond Samsung Galaxy Note 8
Samsung Galaxy Note 8 BQ Aquaris X5 Plus Nokia 8
Huawei Nova 2 iPhone 8 (Plus) Nubia N2
Sony Xperia XZ Premium iPhone X Honor 9
HTC U Ultra Samsung Galaxy S8 Samsung Galaxy J3 (2017)

*Diese Tabelle stellt lediglich einige bekannte Smartphones vor. Sie erhebt nicht den Anspruch auf Vollständigkeit.

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