Das Prinzip der Ermittlung einer Position mittels Triangulation von Signalen mehrerer Funkstationen wurde bereits in den 30er erdacht und bis als Loran in der Seefahrt in Einsatz. Dies benötigt jedoch viele Stationen rund um die Erde.
Das heute eingesetzte GPS-System, was komplett NAVSTAR GPS (NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System) heißt, wurde in den 70er Jahren vom US-Militärs entwickelt und in den 90ern komplettiert.
Mittlerweile kreisen über 30 Satelliten auf 6 Umlaufbahnen in der Höhe von 20.200 km um die Erde. Von diesen sind permanent 24 aktiv, die restlichen dienen als Ersatz. So ist es möglich, das zu jeder Zeit an jeder Position auf der Erde 6 bis 12 Satelliten empfangen werden können. Fünf Bodenstationen rund um den Globus steuern die Satelliten, kontrollieren die Laufbahnen und nehmen Korrekturen vor, wenn erforderlich.
Jeder Satellit sendet permanent ein Signal mit Zeitstempel aus.
Der GPS-Empfänger - der nur ein Empfänger ist und nicht auch ein Sender, wie uns manch ein Agentenfilm glaubend machen will - wertet nun die Laufzeiten der Signale aus und kann anhand der geringen Zeitunterschiede seine Position auf der Erde berechnen. Hierfür benötigt er mindestens drei Satelliten, um die horizontale Position zu ermitteln, im Fachjargon wird von der 2D, 2-dimensionalen Position gesprochen. Kommt ein vierter Satelit ins Spiel, kann der Empfänger auch die Höhe errechnen, man spricht dann von einer 3D-Position.
Laut Schulbuch ist die Genauigkeit auf +/-15m beschränkt. In der Praxis jedoch erreicht man oft eine Genauigkeit von +/-5m in der Horizontalen und +/-8m in der Vertikalen - Angaben mit denen man als Wanderer prima zurecht kommen sollte.
Dennoch kann es zu Störungen bei der Berechnung der Position kommen, was eine größere Ungenauigkeit nach sich zieht. Dies können ganz oder teilweise Abschattungen der "Sicht" auf die Satelliten durch Berge, Häuser oder Bäume, atmosphärische Störungen und auch Schnee, Regen und Nebel sein. Unter solchen Voraussetzungen kann eine Abweichung schon mal 50m betragen, kommen aber bei heutigen GPS, die einen deutlich empfindlicheren Empfängerbaustein besitzen, nicht mehr so häufig vor. Bedeutet aber für den Kauf: Augen auf, gerade wenn es um gebrauchte Geräte irgendwo aus den Weiten des Internets geht!
Und noch eine Sache, die den Einsteiger oft verwirrt: mal braucht das GPS nur 15 Sekunden, also gibt direkt nach Hochfahren die Position bekannt, mal dauert es über 10 Minuten, bis es sich zu einer Auskunft über die Augenblickliche Position herabläßt. Ist das Gerät länger nicht benutzt worden und der gespeicherte "Satellitenfahrplan" veraltet oder weiter wie 100km vom letzten Standort entfernt, so muß er die Satelliten quasi "auf gut Glück" suchen und lädt dann vom erstes die Infos über die aktuelle Satelliten-Konstellation herunter, was aufgrund der geringen Datenübertragungsrate entsprechend dauert...
Dies kann auch bei einigen Programmen, die es für Mobiltelefone gibt, passieren, da bei einigen der "Satellitenfahrplan" nicht gespeichert wird. Andererseits können Programme auf Mobiltelefonen das A-GPS (Assisted Global Positioning System) nutzen, bei dem unterstützende Daten über das Mobilfunknetz, wie Standorte der aktuell verwendeten Mobilfunk-Stationen, herangezogen werden.
