Mittlerweile nutzen Einheiten der US-Streitkräfte mit – natürlich stark modifizierten – Navigations-Tablets klassische Endkundenprodukte im Kampfeinsatz, doch umgekehrt haben auch viele Technologien aus dem Militär Einzug in den Alltag der Konsumenten gehalten.

Prominentes Beispiel ist das Global Positioning System, kurz GPS. Im Jahr 1978 starteten die ersten Navstar-Satelliten mit dem Ziel, den Streitkräften die genaue Lokalisierung von Einheiten zu Lande, zu Wasser und in der Luft zu ermöglichen.

Bis zum Jahr 2000 waren die Satellitensignale noch künstlich verschlechtert, ab dann konnten aber auch zivile Unternehmen GPS-Geräte auf den Markt bringen und der Siegeszug der Fahrzeugnavigation begann. Mitte des vergangenen Jahrzehnts erlebten portable Navigationssysteme einen wahren Boom, und kurz darauf waren die GPS-Empfänger klein und leistungsstark genug, um auch in Mobiltelefonen eingesetzt werden zu können.

Heute wird die Ortung längst nicht mehr nur zur Navigation von A nach B genutzt, mit Location Based Services greifen unzählige Apps und Online-Dienste auf die Satellitenverbindung zu.

Doch woher weiss ein GPS-Empfänger im Smartphone oder Navi eigentlich, wo er sich gerade befindet, und das bei optimalen Bedingungen sogar auf wenige Meter genau? Der GPS-Receiver arbeitet als reiner Empfänger, er sendet selbst keinerlei Daten, sondern wertet nur die Informa­tionen aus, die er von den Satelliten erhält. Diese senden kontinuierlich Datenpakete mit ihrer derzeitigen relativen Position im Orbit sowie der Uhrzeit der Borduhr. Der Empfänger vergleicht diese Uhrzeit mit der seines eigenen Zeitmessers und kann aufgrund der Zeitdifferenz die exakte Laufzeit des Signals errechnen.

Die Satelliten ändern ihre Position pro Sekunde um mehrere Tausend Meter auf einer immer annähernd gleichen Umlaufbahn in 20.000 bis 25.000 Kilometer Höhe, alle zwei Stunden wird dieser Standort ­ausserdem von einer Bodenstation verifiziert und gegebenenfalls der vom Satelliten übermittelte Code korrigiert.

Als Referenzwerte dienen hierzu geostationäre Satelliten, also solche, die ihre relative Position zu einem Punkt auf der Erde nicht ändern. Eines dieser Systeme ist das EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service).

Da die Daten mit annähernd Lichtgeschwindigkeit zur Erde geschickt werden und nur wenige Sekundenbruchteile unterwegs sind, müsste die Uhr im Empfänger extrem akkurat arbeiten, um die erforderliche Genauigkeit von wenigen Metern garantieren zu können. Da dies nur mit einer Atomuhr möglich wäre, sind die Zeitmesser in GPS-Endgeräten mit einer Korrekturfunktion ausgestattet, die eventuelle Fehler bereinigt.

Um nun aus den erhaltenen Informationen eine exakte Position errechnen zu können, benötigt das GPS-Gerät mindestens Daten von vier Satelliten. Drei Satelliten liefern die Lage im dreidimensionalen Raum, ein vierter ist erforderlich, um aus dessen Timecode die Gangungenauigkeit des Geräts ermitteln zu können. Beim GPS-System sind bis zu zwölf Satelliten „sichtbar“, so soll auch in Häuserschluchten der Empfang sichergestellt werden.

Zu Ungenauigkeiten bei der Ortsbestimmung können mehrere Faktoren beitragen. Wie oben erklärt sind zwar nur vier Satelliten notwendig, die Genauigkeit steigt aber mit jedem Signal weiter an. Je besser diese über den Himmel verteilt sind, umso exakter ist die Lokalisierbarkeit. Vier in einer Reihe stehende Satelliten würden beispielsweise keine Ortsbestimmung ermöglichen. Auch die Reflexion eines Satellitensignals an hohen Gebäuden (etwa in besagten Häuserschluchten) und der damit längere Weg können kleine Ungenauigkeiten verursachen. Weitere Störfaktoren sind die Troposphäre und die ­Ionosphäre der Erde, durch die sich das Signal langsamer ausbreitet als im Weltall.

Die daraus resultierenden Verzögerungen lassen sich zwar sehr genau vorhersagen und entsprechend bei der Berechnung berücksichtigen, Einflüsse durch Sonnenwinde (Ionosphäre) und unterschiedliche Wetterlagen (Troposphäre) mit mehr oder weniger Wasserdampf können allerdings nicht kompensiert werden.