Triangulation
Was ist Handy-Triangulation?
Die Handy-Triangulation ist eine Technik, die verwendet wird, um den ungefähren Standort eines Mobiltelefons zu bestimmen, indem die Signale analysiert werden, die es mit nahegelegenen Mobilfunkmasten austauscht. Der Begriff wird auch als Mobilfunkmast-Triangulation oder Mobiltelefon-Triangulation bezeichnet.
Wie funktioniert die Triangulation?
Die Handy-Triangulation nutzt die Geometrie, die sich zwischen dem Mobiltelefon und den umliegenden Funkmasten bildet, indem sie Zeit- oder Winkelmessungen verwendet, um die Position des Telefons im Netzwerk zu berechnen.
- Signalinterzeption durch Funkmasten
Wenn ein Handy einen Anruf oder eine SMS empfängt, sendet und empfängt es Signale von nahegelegenen Funkmasten. Für die Lokalisierung durch Triangulation müssen diese Signale von mindestens drei verschiedenen Masten innerhalb des Netzwerks aufgenommen werden. - Messung von Zeit oder Winkel
Um den Standort zu berechnen, werden die Ankunftszeit oder der Ankunftswinkel dieser Handysignale gemessen.
Die Ankunftszeit (Time of Arrival, TOA) ist die Zeit, die ein Signal benötigt, um vom Handy zu jedem der Funkmasten zu gelangen. Da die Geschwindigkeit der Signalausbreitung bekannt ist, kann so der Standort des Handys berechnet werden.
Die Zeitdifferenz der Ankunft (Time Difference of Arrival, TDOA) der Signale an verschiedenen Masten kann ebenfalls zur Bestimmung des Handy-Standorts beitragen.
Der Ankunftswinkel (Angle of Arrival, AOA) ist der Winkel, in dem das Signal vom Handy an jedem Mast ankommt. Mit Kenntnis dieser Winkel kann der Standort des Handys dort bestimmt werden, wo sich diese Winkel schneiden.
Geometrische Prinzipien oder komplexere Algorithmen wie Trilateration (Verwendung von Entfernungen) oder Multilateration (Verwendung von Zeitdifferenzen) werden angewendet, um den genauen Standort zu ermitteln. Die Schnittmenge dieser Messungen hilft, eine genauere Schätzung des Standorts des Telefons zu erstellen.
Genauigkeit der Triangulation
Die Genauigkeit der Handy-Triangulation kann durch Faktoren wie die Dichte der Funkmasten in der Gegend und Umgebungsvariablen wie Gebäude oder natürliches Gelände, die die Signale blockieren könnten, beeinflusst werden. In der Praxis ist die Genauigkeit der Handy-Triangulation:
- innerhalb von etwa 50 bis 100 Metern in städtischen Gebieten;
- von 100 bis 500 Metern in Vorstadtgebieten;
- bis zu mehreren Kilometern in ländlichen Gebieten, wo weniger Funkmasten existieren.
Fortgeschrittene Algorithmen können einige Ungenauigkeiten ausgleichen, indem sie diese Faktoren berücksichtigen und zusätzliche Datenpunkte oder ausgefeiltere Modellierungstechniken verwenden.
Anwendungen in der Telekommunikation
Die Triangulation ist entscheidend für die Verbesserung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Kommunikationssystemen. Sie wird umfangreich in verschiedenen Technologien eingesetzt, einschließlich Mobilkommunikation und Satellitensystemen:
Mobilkommunikation
In Mobilfunknetzen hilft die Triangulation, die Position eines mobilen Geräts basierend auf der Signalverzögerung oder dem Ankunftswinkel des Signals von verschiedenen Funkmasten zu bestimmen. Sie ist besonders wichtig für Dienste wie Notrufe, bei denen der Standort des Anrufers genau und schnell ermittelt werden muss.
Satellitenkommunikation
Für auf Satelliten basierende Systeme, wie GPS, wird die Triangulation verwendet, um die genaue Position eines Empfängers auf der Erde zu berechnen, indem die Zeit gemessen wird, die Signale von mehreren Satelliten benötigen, um den Empfänger zu erreichen.
Diese Methode gewährleistet präzise Navigations-, Zeitmessungs- und Positionierungsdienste, die für verschiedene Anwendungen unerlässlich sind, einschließlich Luft-, See- und Landnavigation.
Referenzen
- Triangulation – Wikipedia
- Trilateration – Wikipedia
- Surveying – Wikipedia
- What is triangulation?
- Triangulation (geometry) – Wikipedia
- Triangulation – from Wolfram MathWorld
- Triangulation – Maple Help