Wie funktioniert GPS im Smartphone?
Um zu wissen, wie man GPS optimiert, muss man verstehen, wie es funktioniert. GPS steht für Global Positioning System und wurde von der US-Army 1973 entwickelt. 1995 wurde es für zivile Zwecke freigegeben. Es wurde anfangs von 24 Satelliten realisiert; inzwischen sind 31 GPS-Satelliten im Orbit.
Unser Smartphone empfängt die Signale der Satelliten über eine GPS-Antenne, die im Großteil der heutigen Smartphones und Tablets Teil der Hardware ist. Diese Hardware wird über einen Treiber mit der Software verbunden. Somit gibt es vier Fehlerquellen für das GPS-Signal im Smartphone:
- Die Zahl der GPS-Satelliten am aktuellen Standort
- Der GPS-Empfang
- Die Qualität der GPS-Antenne im Smartphone
- Die Implementierung der Treiber im Betriebssystem
Die letzten beiden Punkte lassen sich von Eurer Seite aus schlecht verbessern, da sie in der Macht des Geräteherstellers liegen. Falls Euer Gerät im Vergleich mit anderen Geräten auffallend ungenau arbeitet, müsst Ihr Euch mit dem Hersteller in Verbindung setzen.
Was den ersten Punkt angeht, können wir die Positionsbestimmung ein wenig optimieren. Unser Smartphone hat weitere Methoden der Lokalisierung, auf die wir im Folgenden nähe eingehen wollen.
Aktiviert den Modus „Hohe Genauigkeit“
Bedingt durch die geringe Größe und die unglückliche Positionierung ist die GPS-Antenne eines Smartphones nie so genau wie andere Vorrichtungen. Dies gleicht Android durch Advanced GPS, kurz A-GPS aus. Diese Form der Standortbestimmung bezieht die GSM-Triangulation, WLAN-Router in der Nähe und Bluetooth mit ein und reduziert die Ungenauigkeit auf wenige Zentimeter.
Die Einstellung findet Ihr je nach Smartphone-Hersteller an unterschiedlichen Stellen. Einheitlich sollte der Eintrag bei Android 7 bei Standort > Modus zu finden sein, wo Ihr auf Hohe Genauigkeit tippen könnt. Unter Android 8 ist die Einstellungen hinter dem neuen Menüpunkt „Sicherheit und Standort“ verborgen.
Mit der neuesten Android-Version 9.0 Pie entfallen die Optionen für die unterschiedlichen Standortmodi gleich ganz. Hier könnt Ihr lediglich in den Einstellungen unter Sicherheit und Standort – Datenschutz: Standort die Verwendung des Standortes An und Aus schalten.
GPS-Signal aktiv lassen
Was aus Akkuspar-Sicht viel Sinn ergibt, ist für den Spieler von Pokémon GO, Ingress oder eines anderen vergleichbaren AR-Spiels eine Last. Beim Wechsel zwischen Apps oder im Standby-Modus schalten Smartphones vieler Hersteller die GPS-Antenne ab. Damit reduziert sich die Genauigkeit und beim Navigieren durch die Straßen werden Hinweise zum Abbiegen zu spät durchgesagt.
Mit der App GPS Connected könnt Ihr dieses Verhalten unterbinden und Eure Positionsbestimmung kontinuierlich aktiv halten. Das Problem hierbei ist natürlich, dass Eure Akkulaufzeit erheblich reduziert wird. Nutzt die App also nur, wenn sie dringend nötig ist!
INSTALLIEREN (org.bruxo.gpsconnected)
Macht Euch sichtbar für die GPS-Satelliten
Es ist tatsächlich so, dass GPS-Satelliten in Sichtweite sein müssen. Selbst an bewölkten Tagen geht die Qualität des GPS-Signals zurück. Dasselbe gilt für das Wandern in Straßenschluchten, so dass der Modus Hohe Genauigkeit (siehe oben) quasi zur Pflicht wird.
Die folgende App kann Euch dabei helfen, GPS-Satelliten zu finden und Euer Smartphone für ein genaueres Signal besser zu positionieren.
INSTALLIEREN (com.mictale.gpsessentials)
Zum einen helfen Euch die Apps dabei, Satelliten in Sichtweite zu finden. Zum anderen dienen sie als Diagnose-Werkzeug, um die Qualität des GPS-Sensors in Eurem Smartphone zu überprüfen.
Aktualisiert den GPS-Almanach
Ein weiterer wichtiger Faktor für die gute und vor allen Dingen schnelle GPS-Positionierung ist der GPS-Almanach. Dabei handelt es sich um eine Liste mit im Vergleich zu den Ephemeriden weniger genauen, aber dafür länger gültigen Bahndaten der Satelliten. Zwar ist dieser für die Ortung nicht dringend notwendig, beschleunigt aber die Suche nach den Satellitensignalen beim Einschalten des Empfängers durch Eingrenzung des Bereichs, in dem gesucht werden muss, erheblich.
Der Trick ist, diese Daten über eine schnelle Datenverbindung statt vom Satelliten direkt zu laden. Dabei hilft die App „GPS Status und Toolbox“, mit der Ihr das Herunterladen aktueller Bahndaten erzwingen könnt. In der Seitenleiste der Anwendung könnt Ihr unter „A-GPS-Daten verwalten“ einen Download aktueller Infos anfordern.
INSTALLIEREN (com.eclipsim.gpsstatus2)
In den Einstellungen könnt Ihr das soweit automatisieren, dass die Daten beim Start der App automatisch heruntergeladen werden, wenn diese ein bestimmtes Alter erreicht haben.
Verwendet eine externe GPS-Antenne mit dem Smartphone
Falls Ihr genaue GPS-Daten braucht und Euer Smartphone-GPS nicht mehr ausreicht, lohnt sich für Euch der Kauf einer externen Lösung. Diese lässt sich mit dem Smartphone per Bluetooth koppeln und mit dem selben Ladegerät aufladen. Auf Amazon kostet die Garmin-Lösung knapp über 100 Euro.
Arbeitet Ihr viel mit GPS? Was sind Eure Geheimtipps zum besseren Navigieren?
Mit diesem Symbol kennzeichnen wir Partner-Links. Wenn du so einen Link oder Button anklickst oder darüber einkaufst, erhalten wir eine kleine Vergütung vom jeweiligen Website-Betreiber. Auf den Preis eines Kaufs hat das keine Auswirkung. Du hilfst uns aber, nextpit weiterhin kostenlos anbieten zu können. Vielen Dank!
Einer der wesentlichsten Punkte bei der Optimierung fehlt im Artikel völlig: Der Almanach. Ist der nicht aktuell, dauert es ewig bis zum Fix. Die Daten werden dann nämlich (bei reinem GPS) vom Satelliten geladen – und da ist nicht gerade die beste Datenrate (50 bit/s).
An diesem Punkt greift dann auch AGPS – was übrigens nicht für "Advanced GPS", sondern für "Assisted GPS" steht. Über WLAN und Mobilfunkzellen wird der "ungefähre" Standort ermittelt, und der Almanach über die Datenleitung geladen (sofern er "out-of-date" ist). Das geht wesentlich schneller als die Daten vom Satelliten zu holen.
Mit Apps wie der im Artikel erwähnten "GPS Status & Toolbox" lässt sich dann auch manuell nachhelfen, indem man die "assistance data" (und den Almanac) manuell (oder auch automatisch) löscht. Das zwingt das System dann, sich frische und brandaktuelle Daten zu holen.
Da hat es wohl mit der Recherche wirklich ein wenig gehangen, wenn sogar die wichtigsten Grundlagen fehlen 😉 Ein kleiner Blick in den passenden Wikipedia-Artikel hätte da geholfen: https://de.wikipedia.org/wiki/Assisted_Global_Positioning_System#Almanach-Aktualisierung
Die einfachst und beste Optimierung fürs GPS Signal ist, es unter freiem Himmel zu verwenden. Indoor oder unter einem Dach ist es um ein vielfaches langsamer oder teilweise gar nicht zu verwenden.
Ach was – da wären wir jetzt ohne deinen Kommentar gar nicht drauf gekommen….
Jaja, wichtiger Punkt: "Rei in der Tube taugt nix. Es muss erst aus der Tube raus!" Muss einem doch mal gesagt werden!
PS: Dass der "Almanach-lösch-und-refresh-Trick" wirklich etwas bewirkt, habe ich bei so manchem Auslands-Urlaub erleben dürfen: Morgens im Hotel-WLAN schnell durchgeführt – und dann tagsüber draußen in null Komma nix einen Fix, obwohl der Androide im Flugzeugmodus war (also nix AGPS, sondern reines GPS). Einen Tag die Prozedur vergessen, und der erste Fix brauchte deutlich länger. Das war jetzt nicht unbedingt ein "gründlicher Labortest" – spricht aber dennoch für sich 🙂
Ach wer weiß, vielleicht willst du das ja mit deinem Kommentar vertuschen ?
Warum einfach, wenns umständlich auch geht!
> Unser Smartphone kommuniziert mit diesen Satelliten über eine GPS-Antenne
Nein, nein und nochmals nein!
Unser Smartphone kommuniziert nicht mit den Satelliten!
Die Satelliten senden laufend Signale mit Informationen auf die Erde und GPS-Empfänger wie in unserem Smartphones können sie empfangen und auswerten. Vom Smartphone wird nichts, rein gar nichts zum Satelliten zurück gesendet.
Höhe Genauigkeit kann beim Navi gut sein aber zieht massiv Akku.
Und ist gut für Facebook ?
wat warum
Dann können die Dein Datenprofil noch exakter erstellen und besser erkennen, wo Du einkaufst, zu welchem Arzt Du gehst, wo Du arbeitest, etc….
Ich nutze zum Navigieren ganz klassisch ein Navigationsgerät. Auch fürs Radl habe ich ein Navigationsgerät. Nur für Torque im Auto wird GPS aktiviert.
Grausam, unheimlich aber wahr… Es ist Realität.
NAVIGON…. sehr zufreiden und zum Tracken Scout
mich würde interessieren wie es sich auswirkt wenn ich das Handy in der Tasche habe. Ich benutze GPS zum tracken meiner Laufstrecke. Dabei habe ich das Handy in der Hosen Tasche/Jacken Tasche oder Laufgurt.
Das GPS Signal ist echt nicht so gut. Teilweise laufe ich, laut GPS, 10m neben der Straße und mache auch gerne mal ein paar Sprünge.
Das führt leider dazu das meine Geschwindigkeit nicht akkurat berechnet wird.
Ich habe ein Samsung Galaxy S8+, da hätte ich eigentlich mehr erwartet.
Ich habe gelesen das GPS teilweise ungenau wird wenn Android die App in den Energysparmodus schickt. Das habe ich versucht aus zu schalten aber hat nichts geändert.
Wie sieht es eigentlich mit Galileo Sataliten aus?
Das S8+ kann neben GPS ja auch noch GALILEO, GLONASS und BEIDOU.
Werden die automatisch mit benutzt oder muss die App selber das auch noch unterstützen?
Ich habe mir ein paar Apps angesehen die GPS Daten anzeigen und ich komme fast nie auf eine Genauigkeit unter 16m.
Wenn ich mir da eine Lautuhr von z.B. Garmin ansehe, dann ist die super genau. Ich weiß nicht wie sie das macht.
Ich Antworte mir mal selber:
In Android 8.0 Oreo (API Level 26, 21. August 2017), there is a new method to get the carrier frequency for each satellite signal in view.
GnssStatus.getCarrierFrequencyHz()
Also muss die App schon neu gebaut werden und die neue API verwenden um alle SatelitenSysteme zu verwenden.
Bis jetzt gibt es auch nur 10-20 Geräte die das Unterstützen. Mein S8+ mit dabei.
Ich habe mir eine weitere TestApp installiert die die verschiedenen Systeme unterscheidet. Aber selbst mit einem Fix auf 2 Galileo Sateliten bekomme ich nur eine Genauigkeit von 8m hin. Ich dachte immer das Galileo eine Genauigkeit von unter einem Meter haben soll.
Naja, dann muss ich mich damit zufrieden geben.
„Ein weiterer wichtiger Faktor für die gute und vor allen Dingen schnelle GPS-Positionierung ist der GPS-Almanach.“ – bis hierhin korrekt.
„Dabei handelt es sich um eine Liste mit im Vergleich zu den Ephemeriden weniger genauen, aber dafür länger gültigen Bahndaten der Satelliten.“ – sorry, das ist vollkommener Unsinn. Die Ephemeriden (= aktuellen Positionen) werden aus den idealen Soll-Bahnen der Satelliten errechnet, die aber kein Satellit exakt einhält. Dafür gibt es zu viele Störfaktoren. Der Almanach beschreibt die aktuellen Abweichungen aller Satelliten von ihrer jeweiligen Sollbahn. Anders gesagt: Die Ephemeriden sind Theorie, der Almanach ist Praxis. Die Almanach-Daten ergänzen also die Ephemeriden zu höherer Genauigkeit, müssen aber alle paar Tage aktualisiert werden. Genau andersrum also.
„Zwar ist dieser für die Ortung nicht dringend notwendig, beschleunigt aber die Suche nach den Satellitensignalen beim Einschalten des Empfängers durch Eingrenzung des Bereichs, in dem gesucht werden muss, erheblich.“ – der Almanach hat mit dem Beschleunigen nichts zu tun. Beschleunigt wird, indem die ungefähre Position schon mal aus Mobilfunkdaten trianguliert wird und dann per GPS nur noch verfeinert werden muss.
Der GPS-Empfang deines Handys hängt ganz wesentlich davon ab, wo du es trägst. Probier beim Laufen mal folgendes: Abwechselnd 250 m in der Tasche tragen und dann wieder 250 m vertikal am ausgestreckten Arm, Antenne nach oben. Ich wette, du kannst aus dem Track metergenau erkennen, wo du das Handy in die Tasche gesteckt oder aus der Tasche genommen hast.
Grund: Dein Körper schattet den halben Himmel ab, in der Tasche ist die Hälfte der Satelliten nicht mehr zu empfangen. Der GPS-Chip wertet zwar immer nur vier Satelliten aus, egal wie viele er sieht, aber die Auswahl für die vier besten wird halt kleiner.
Und die GPS-Signale sind unglaublich schwach. Nur mit vielen technischen Tricks überhaupt aus dem Rauschen rauszufiltern. Schon bei bedecktem Himmel ist der Empfang weniger gut als bei blauem, weil die Wassertröpfchen in der Wolke die Signale streuen und dämpfen.
Wer genaue Tracks braucht, trägt einen GPS-Empfänger auf dem Scheitel, auf oder unter der Kopfbedeckung. Beste Empfangslage.