Die Position springt, der Track macht Haken, das Gerät zeigt eine Genauigkeit von vier Metern und steht trotzdem dreißig Meter neben dem Weg. Das ist kein Defekt und auch kein Widerspruch zu den Zusagen der Systembetreiber — sondern genau das, was diese Zusagen ausdrücklich nicht abdecken.

Die acht ausgenommenen Fehlerquellen

Der GPS Standard Positioning Service Performance Standard führt sie in Abschnitt 2.4.5 unter der Überschrift „Excluded Errors“ einzeln auf. Die Begründung im Text: Berücksichtigt wird nur, was unter der direkten Kontrolle des Weltraum- und des Kontrollsegments steht. Alles andere — Atmosphäre, Empfänger, Umgebung, Bediener — ist ausgenommen.

Die vier Ausschlüsse, die draußen den Ausschlag geben
Mehrwegeausbreitung
multipath and receiver multipath mitigation Das Signal erreicht die Antenne nicht nur direkt, sondern zusätzlich über Felswände, Hausfassaden oder nasse Steilhänge. Der Empfänger misst dadurch einen zu langen Weg.
Empfängerrauschen und Auflösung
receiver noise (including received signal power and interference power) and resolution Je schwächer das Signal ankommt — unter dichtem Nadelwald, im Rucksackdeckel, am Körper getragen —, desto stärker rauscht die Messung.
Antenneneffekte des Nutzers
user antenna effects Eine Uhr am Handgelenk hat eine andere Antennenlage als ein Handgerät in der Hand; der eigene Körper schirmt einen Teil des Himmels ab.
Bedienfehler
operator (user) error Falsches Bezugssystem eingestellt, Koordinate falsch abgelesen, Wegpunkt im falschen Format eingetippt.

Fundstelle: GPS SPS Performance Standard, 5. Ausgabe, Abschnitt 2.4.5, Seite 32

Die übrigen vier betreffen die Atmosphäre und die Gerätetechnik: Restfehler der Ionosphären- und der Troposphärenkorrektur, Signalverzerrung durch Szintillation und Fehler in Hard- oder Software des Empfängers. Sie sind kleiner, aber ebenfalls nicht enthalten.

Galileo braucht für dasselbe eine Zeile: In den Tabellen des Open Service Service Definition Document steht unter den Bedingungen ausdrücklich, dass Ausbreitungs- und Nutzerbeiträge ausgeschlossen sind — im Original „Propagation and user contributions excluded“.

Warum Fels und Fassaden die Position verschieben

Weil dasselbe Signal zweimal ankommt. Die Antenne empfängt die Welle direkt vom Satelliten — und zusätzlich als Reflexion an einer Felswand, einer nassen Steilflanke oder einer Hauswand. Der reflektierte Weg ist länger. Wertet der Empfänger ihn mit aus, hält er den Satelliten für weiter entfernt, als er ist, und die berechnete Position rutscht.

Das ist die Mehrwegeausbreitung, und sie hat zwei unangenehme Eigenschaften: Sie ist nicht zufällig, sondern systematisch — sie zieht die Position in eine bestimmte Richtung — und sie fällt dem Gerät nicht zwangsläufig auf. Deshalb kann die angezeigte Genauigkeit gut aussehen, während die Position falsch ist.

Warum der Wald anders wirkt als der Fels

Er reflektiert kaum, er dämpft. Nasses Nadelholz schluckt einen Teil der Signalleistung; was ankommt, ist schwächer, und damit steigt das Empfängerrauschen — die zweite ausgenommene Fehlerquelle. Die Position wird unruhiger, ohne systematisch in eine Richtung zu wandern.

Praktisch heißt das:

  • Im Wald streut die Position. Der aufgezeichnete Track wird länger als der tatsächliche Weg — warum, steht in Warum der Track länger wird.
  • In der Schlucht und am Felsfuß ist die Position ruhig und trotzdem falsch, weil die Reflexion sie stetig verschiebt.
  • In beiden Fällen hilft es, das Gerät nicht am Körper und nicht im Rucksack zu tragen, sondern frei nach oben — das ist die dritte Fehlerquelle, die Antennenlage.

Was mit dem Maskenwinkel gemeint ist

Die Zusagen gelten für einen Empfänger, der alle Satelliten oberhalb von 5 Grad über dem örtlichen Horizont verfolgt. Das ist ein sehr flacher Winkel: Ein Berghang gegenüber, der von Weitem harmlos aussieht, deckt schnell 20 bis 30 Grad ab und nimmt damit einen erheblichen Teil des nutzbaren Himmels weg.

Der Standard sagt dazu im selben Absatz ausdrücklich: örtliche Abschattungen werden nicht betrachtet („no local obscura are considered“). Damit ist der Fall, den man draußen dauernd hat, aus der Zusage heraus definiert.

Je weniger Himmel sichtbar ist, desto ungünstiger steht die verbleibende Satellitengeometrie — und desto stärker vergrößert dieselbe Messungenauigkeit den Positionsfehler. Dieses Verhältnis heißt in der Fachsprache Dilution of Precision; die Zusagen zur Positionsgenauigkeit setzen dafür Werte voraus, die im offenen Gelände erreicht werden und im Talkessel nicht.

Was hilft — und was nicht

Was hilft:

  • Mehrere Satellitensysteme gleichzeitig. Mehr sichtbare Satelliten bedeuten eine bessere Geometrie und mehr Redundanz gegen einzelne reflektierte Signale — dazu GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou.
  • Freie Antennenlage. Gerät oben auf dem Rucksack oder in der Hand statt in der Hosentasche.
  • Warten. Wer stehen bleibt, gibt dem Empfänger Zeit, über mehrere Messungen zu mitteln. Eine Minute an derselben Stelle bringt oft mehr als jede Einstellung.
  • Am Gelände gegenprüfen. Ein Blick auf die Karte kostet nichts und fängt genau die systematischen Fehler ab, die das Gerät nicht bemerkt.

Was nicht hilft: eine teurere Uhr. Der Fehler entsteht überwiegend in der Umgebung, nicht im Gerät — und die Umgebung ist für jedes Gerät dieselbe.

Was dagegen sicher hilft, ist Strom: Ein Empfänger, der abschaltet, hat gar keine Genauigkeit mehr. Wie viel Energie eine Tour mit laufender Aufzeichnung braucht, rechnet der Wh-Bedarfsrechner.

Was die Betreiber überhaupt zusagen und wo diese Zusagen stehen, steht in Was GPS zusagt; der ganze Themenbereich Navigation & Geräte geht von diesen Dokumenten aus.