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Navigationssysteme
Immer den Satelliten nach

Navigationssysteme - immer den Satelliten nach
Ein Netz aus Satelliten umspannt unseren Planeten. Vier sind nötig, um die exakte Position eines Objekts, etwa eines Autos, zu bestimmen. FOTO: Thinkstock
Düsseldorf. Die Zeit der Umwege ist längst vorbei. Heute führen uns Navigationssysteme schnellstmöglich ans Ziel und haben sich zu unverzichtbaren Begleitern des Alltags entwickelt. Doch sie können viel mehr. Von Jörg Isringhaus

Früher flehten wir die Sterne an, uns den richtigen Weg zu weisen, heute sprechen sie mit uns, um uns auf dem schnellsten Weg ans Ziel zu bringen. Zumindest im übertragenen Sinn. Denn die Stimme des Navigationssytems fasst nur die Daten zusammen, die sich aus dem Zusammenspiel von Empfänger und Sendern, den Satelliten, errechnen.

Die Satelliten sind also so etwas wie die Sterne, denen wir heute folgen. Und sie führen selten in die Irre. Im Gegensatz zum Menschen, der gerne mal falsch abbiegt, im Leben wie auf der Straße. Deshalb haben sich Navigationssysteme zu unverzichtbaren Begleitern des Alltags entwickelt - laut Statistischem Bundesamt ist 2017 jeder zweite Haushalt mit einem derartigen Gerät ausgestattet. Wie es funktioniert, wissen aber die wenigsten.

Um ein Objekt möglichst exakt zu orten, sind vier Satelliten nötig

Grundlage für genaues Navigieren ist das US-amerikanische, zunächst für militärische Zwecke entwickelte Global Positioning System, kurz GPS (weitere Systeme: das russische Glonass, das europäische Galileo, das chinesische Beidou), das rund 30 Satelliten umfasst und ermöglicht, den Standort eines Autos auf mindestens zehn Meter präzise zu bestimmen. Aber erst, seit das US-Militär 2000 die künstliche Signalverschlechterung abschaltete.

Vorher lag die Genauigkeit bei rund 100 Metern. Heute seien je nach Software und Gerät ein bis drei Meter möglich, sagt Olaf Meng, Produktmanager des Navigationsgeräteherstellers Garmin: "Das ist genauer, als man es wegen der Maßstabsverzerrung auf einer Karte einzeichnen kann."

Um ein Objekt möglichst exakt zu orten, sind vier Satelliten nötig. Sie senden permanent Uhrzeit und Position; der Empfänger, also das Navigationsgerät, misst die Zeit, die das Signal braucht, und errechnet so den Abstand. Mit einem Signal wäre nur dieser Abstand feststellbar, aber nicht die Position.

Stellt man sich die Distanz zwischen beiden als Kugel vor mit dem Satelliten im Zentrum und nimmt die Abstände zu drei weiteren Satelliten hinzu, ebenfalls in Kugelform, ergibt sich eine Schnittmenge, die das Objekt im Raum genau verortet. Aber eben so präzise, dass die Karten damit gar nicht mehr mithalten können. Dies sei eine große Herausforderung, sagt Meng, Karten und Positionsbestimmungen in Einklang zu bringen. So kann es je nach Nutzung etwa interessant sein, auch Höhenangaben mit einzubeziehen.

Echtzeit heißt das Stichwort

Generell werden die Anforderungen für Navigationsgeräte immer vielfältiger. "Sie werden intelligenter, unterstützen im Auto den Fahrer, indem sie den Abstand zum Vordermann oder die Spurgenauigkeit messen und warnen", sagt Meng. Wichtig sei es, die Dynamik unserer Welt abzubilden, also etwa Ampeln, Schranken oder Baustellen so aktuell wie möglich mit einzubeziehen.

Echtzeit heißt das Stichwort. Denn wer von der Autobahn gelenkt wird, weil sich der Verkehr staut, möchte auch nicht auf Bundes- oder Nebenstraßen stehen. Dazu kommen Angaben über witterungsbedingte Gefahren oder Rettungswageneinsätze auf der Strecke. Doch wie gelangen die Informationen darüber ins System? "Dazu wird gerade auf Länderebene geforscht", sagt Meng.

Navigationsgeräte leiten den Menschen aber nicht nur im Auto, sondern in allen mobilen Lebensbereichen. Sie weisen als Uhr am Handgelenk dem Sportler den Weg, sie suchen als GPS-Geräte Wanderern den richtigen Pfad, kommen auf Schiffen und in Booten zum Einsatz und sind mittlerweile Bestandteil fast jedes Smartphones. "Dort müssen sie viel mehr bieten als nur die richtige Route für Autofahrer, sondern unter allen Angeboten die günstigste, schnellste, einfachste Lösung, um von A nach B zu kommen", erklärt Meng. Das Navi als Lebenshilfe, das Flugzeug, Bahn, Mietwagen, Taxi, Bus, Straßen- und U-Bahn miteinander kombiniert oder in seiner Effizienz vergleicht und zugeschnitten auf den Verbraucher ein Angebot unterbreitet. Gefragt sei totale Flexibilität, sagt Meng.

Demnächst nehmen uns die Sterne an die Hand

Im nächsten Schritt denken die Systeme mit, lernen und berücksichtigen Bedürfnisse, aber beispielsweise auch den Fahrstil des Nutzers. Forscher arbeiten bereits daran, Navigationsgeräte mit künstlicher Intelligenz auszustatten. Interessant wird dies beispielsweise für automatisiertes oder autonomes Fahren, das punktgenaue, intelligente Systeme verlangt, aber auch für die tägliche Routine.

So geben die Geräte irgendwann vielleicht aktuelle Empfehlungen für den Weg zur Arbeit inklusive Umweg zur Schule und zusätzlich noch Tipps, wie sich auf der Route am besten Sprit sparen lässt. Demnächst also sprechen die Sterne nicht mehr nur mit uns, sondern sie nehmen uns an die Hand. Blindlings folgen sollten wir ihnen dennoch nicht. Schon alleine deshalb, weil manchmal der Weg das Ziel ist.

 
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