„Das heutige GPS ist Ergebnis eines langen Entwicklungsprozesses. [..] Ursprünglich für militärische Zwecke vom amerikanischen Verteidigungsministerium entwickelt, wurde [es] 1977 erstmals in Betrieb genommen und ist das älteste der [sogenannten] Global Navigation Satellite Systems (GNSS)“ ([4], S. 28 f.).

Seit 1995 ist das System voll betriebsfähig. GPS besteht vereinfacht gesagt aus drei Teilen: den Satelliten, den Empfängern und den Kontrollstationen auf der Erde. „In etwa 20.000 Kilometern Höhe umkreisen 36 GPS-Satelliten, von denen immer mindestens 24 aktiv sind, auf ihrer jeweiligen Umlaufbahn zweimal täglich die Erde“ ([4], S. 29). Jeder aktive GPS-Satellit sendet permanent Hochfrequenz-Radiowellen mit konstanter Geschwindigkeit in alle Richtungen aus. Dabei wird angegeben, wie der Satellit heißt (dies ist meist lediglich die Nummer des GPS-Satelliten) und zu welcher exakten Uhrzeit und an welcher Position die Wellen ausgesendet wurden. Die Kontrollstationen am Boden sorgen dafür, dass alle Satelliten zu jeder Zeit ihre exakte Position und die genaue Uhrzeit kennen. Diese entspricht der per Atomuhr ermittelten Uhrzeit. Empfängt nun ein GPS-Empfänger die Radiowellen, kann er aus der Uhrzeit des Sendens und der Uhrzeit des Empfangens den Abstand zum Satelliten berechnen. So ergibt sich eine mögliche Position des GPS-Gerätes auf der Oberfläche einer gedachten Kugel um den Satelliten. Empfängt der GPS-Empfänger die Radiowellen eines zweiten Satelliten, wird die mögliche Position auf die Schnittpunkte der gedachten Kugeln beschränkt. Durch den Empfang der Wellen eines dritten Satelliten kann die Position eindeutig bestimmt werden. Ein vierter Satellit dient als Kontrolle, unter anderem, da GPS-Geräte aus Kostengründen lediglich mit ungenaueren Quarzuhren ausgestattet sind. „Bei Verwendung eines guten GPS-Gerätes liegt die Genauigkeit der Positionsbestimmung, je nach Geländebedingungen, zwischen 1 und 10 Metern“ ([1], S. 20). Da das Gerät zusätzlich den genauen Standpunkt der Satelliten kennt, kann es mittels des berechneten Abstandes die eigenen Koordinaten auf der Erde bestimmen.

„Im Jahr 2000 wurde die Nutzung des GPS-Signals auch für private Zwecke erlaubt“ ([4], S. 29). Seitdem kann „ jeder, der einen GPS-Empfänger besitzt, [das GPS] uneingeschränkt nutzen“ ([4], S. 29).

Quellen:

[1] Kessler, Fabienne (2012): Freizeitbeschäftigung Geocaching. Möglichkeiten zur Einbindung der GPS-gestützten Schatzsuche in einen kompetenzorientierten Geographieunterricht. Hamburg: Diplomica Verl.

[2] Lo, Burt (2010): GPS and geocaching in education. Eugene, Or: International Society for Technology in Education.

[3] Simon, Daniel (2009): Schatzsuche per GPS. Tragbare Navigationssysteme in der Grundschule. In: weltwissen Sachunterricht (1), S. 40–43.