Elektronischer-Kompass

Begriff und Einleitung

Synonyme: Digitaler Kompass, Magnetometer, E-Kompass Deutsch: Elektronischer Kompass Englisch: Electronic Compass Französisch: Boussole électronique Spanisch: Brújula electrónica

Der elektronische Kompass ist ein Sensor in Smartphones, der die Himmelsrichtung des Geräts bestimmt. Er ist ein unverzichtbares Instrument für viele mobile Anwendungen in Deutschland und der EU, von der Navigation bis hin zu Augmented Reality.

Historischer Hintergrund

Elektronische Kompasse haben ihren Ursprung in den frühen magnetischen Kompassen, die seit Jahrhunderten zur Navigation verwendet werden. Mit dem Aufkommen von MEMS-Technologie (Micro-Electro-Mechanical Systems) in den 1990er Jahren wurde es möglich, miniaturisierte Magnetfeldsensoren in mobile Geräte zu integrieren. Der erste elektronische Kompass in einem Mobiltelefon wurde 2003 von Nokia im 5140i-Modell vorgestellt.

Technische Details und Funktionsweise

Der elektronische Kompass in Smartphones besteht aus einem 3-Achsen-Magnetometer, das die Stärke und Richtung des Erdmagnetfelds misst. Durch Kombination dieser Daten mit Beschleunigungsmesser- und Gyroskop-Informationen kann die genaue Orientierung des Geräts berechnet werden. Die Sensorfusion-Algorithmen gleichen Störungen durch andere Magnetfelder aus und kompensieren die Neigung des Geräts.

Der Kompass liefert den Azimut-Winkel, also die Drehung um die vertikale Achse in Grad, bezogen auf magnetisch Nord. Für die Navigation muss dies noch in geografisch Nord umgerechnet werden, unter Berücksichtigung der magnetischen Deklination am aktuellen Standort. Moderne Betriebssysteme wie Android und iOS stellen Entwicklern APIs zur Verfügung, um auf die Kompassdaten zuzugreifen.

Anwendungsbeispiele in Smartphones

Navigations-Apps wie Google Maps oder Apple Karten nutzen den elektronischen Kompass, um die Kartenansicht automatisch zu drehen und dem Nutzer so die Orientierung zu erleichtern. Auch Outdoor-Apps für Wandern oder Radfahren, die in Deutschland sehr beliebt sind, verwenden den Kompass für die Wegfindung und um interessante Orte in der Umgebung anzuzeigen.

Weitere innovative Anwendungen sind z. B. Augmented-Reality-Spiele wie Pokémon Go, die virtuelle Objekte in die reale Umgebung des Nutzers einblenden. Dabei sorgt der Kompass für die korrekte Ausrichtung. Auch für Foto-Apps ist die Orientierungsinformation nützlich, etwa um den Sonnenstand für die perfekte Beleuchtung zu bestimmen.

Vorteile und Herausforderungen für Smartphone-Nutzer

Der integrierte elektronische Kompass bietet Smartphone-Besitzern in Deutschland viele Vorteile:

1. Einfache Orientierung und Navigation in unbekannten Umgebungen
2. Genauere Positionsbestimmung in Kombination mit GPS, auch in Städten mit eingeschränktem Satelliten-Empfang
3. Neue Möglichkeiten für ortsbezogene Dienste und Augmented Reality-Anwendungen

Es gibt jedoch auch einige Herausforderungen und Einschränkungen:

1. Magnetische Störungen durch andere elektronische Geräte oder Metallobjekte können die Genauigkeit beeinträchtigen
2. In Gebäuden oder Fahrzeugen ist oft keine zuverlässige Kompassmessung möglich
3. Nutzer müssen sich der Abweichung zwischen magnetisch Nord und geografisch Nord bewusst sein

Vergleich mit ähnlichen Technologien

Neben dem elektronischen Kompass gibt es noch andere Sensoren in Smartphones, die für die Orientierung und Navigation genutzt werden können:

1. GPS: Das Global Positioning System ermöglicht eine absolute Positionsbestimmung auf wenige Meter genau. Es funktioniert jedoch nur im Freien und reagiert relativ langsam auf Richtungsänderungen.
2. WLAN und Mobilfunk: Über die Signalstärken von WLAN-Access-Points oder Mobilfunkmasten kann ebenfalls eine grobe Positionsbestimmung erfolgen, insbesondere in Gebäuden. Die Genauigkeit ist jedoch begrenzt.
3. Barometer: Ein Luftdrucksensor kann verwendet werden, um Höhenunterschiede zu messen und so die vertikale Position zu bestimmen, etwa in Aufzügen oder Treppenhäusern.

In der Praxis werden oft alle verfügbaren Sensoren kombiniert, um eine möglichst genaue und zuverlässige Orientierung zu ermöglichen.

Sicherheit und Datenschutz

Der elektronische Kompass selbst erzeugt keine persönlichen Daten und birgt daher kaum Datenschutzrisiken. Allerdings können die damit ermittelten Orientierungsinformationen, insbesondere in Kombination mit anderen Sensordaten und Nutzeraktivitäten, Rückschlüsse auf den Aufenthaltsort und das Verhalten einer Person erlauben.

Hier greift die Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) der EU, die auch in Deutschland gilt. Sie schreibt vor, dass Nutzer über die Erhebung und Verwendung ihrer Daten informiert werden und dieser zustimmen müssen. Außerdem müssen die Daten geschützt und dürfen nur für festgelegte Zwecke verwendet werden. Die meisten Smartphone-Hersteller und App-Entwickler halten sich inzwischen an diese Regeln.

Rechtliche und gesellschaftliche Aspekte

Die Nutzung von elektronischen Kompassen und anderen Sensoren in Smartphones unterliegt in Deutschland und der EU verschiedenen rechtlichen Bestimmungen. Neben der bereits erwähnten DSGVO sind das unter anderem:

1. Das Telemediengesetz (TMG), das die Pflichten von Diensteanbietern regelt, z. B. Bezüglich Datenschutz und Informationspflichten
2. Das Gesetz gegen den unlauteren Wettbewerb (UWG), das irreführende oder aggressive Geschäftspraktiken verbietet, etwa bei standortbezogener Werbung
3. Urheberrechtsgesetze, die die Rechte an geistigem Eigentum schützen, z. B. An digitalen Karten und anderen Inhalten

Gesellschaftlich ergeben sich durch die Verfügbarkeit von elektronischen Kompassen und anderen Sensoren in Smartphones viele neue Möglichkeiten, aber auch einige Herausforderungen. So können einerseits Orientierung und Navigation im Alltag erleichtert und neue ortsbezogene Dienste angeboten werden. Andererseits besteht die Gefahr der Überwachung und des Missbrauchs von Standortdaten, was Fragen des Datenschutzes und der informationellen Selbstbestimmung aufwirft.

Zukünftige Entwicklungen

Für die Zukunft ist zu erwarten, dass elektronische Kompasse in Smartphones noch präziser und zuverlässiger werden. Neue Sensormaterialien und verbesserte Algorithmik werden dazu beitragen, Störeinflüsse besser zu kompensieren. Auch die Kombination mit anderen Sensoren und Datenquellen, etwa über Sensor-Fusion und maschinelles Lernen, verspricht genauere Ergebnisse.

Gleichzeitig werden neue Anwendungsfelder erschlossen, etwa in den Bereichen Augmented und Virtual Reality. Dafür werden schon heute spezielle Geräte mit besonders leistungsfähigen Orientierungssensoren entwickelt. Auch die Integration in andere Alltagsgegenstände, z. B. Brillen oder Uhren, wird weiter voranschreiten. Hier bieten sich für deutsche und europäische Unternehmen große Chancen, durch innovative Produkte und Dienste neue Märkte zu erschließen.

FAQ

1. Wie genau ist der elektronische Kompass im Smartphone? Die Genauigkeit hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Qualität des Sensors, Störeinflüssen und der Kalibrierung. Unter günstigen Bedingungen sind Abweichungen von weniger als 5° möglich. In der Praxis muss man jedoch oft mit größeren Fehlern rechnen, insbesondere in Gebäuden oder in der Nähe von Störquellen.
2. Muss ich den Kompass kalibrieren? Die meisten modernen Smartphones führen eine automatische Kalibrierung durch, wenn sie Abweichungen feststellen. Manchmal wird der Nutzer auch aufgefordert, das Gerät in einer Acht-Figur zu schwenken, um die Messung zu verbessern. Eine manuelle Kalibrierung ist in der Regel nicht nötig.
3. Funktioniert der Kompass auch ohne Internet und GPS? Ja, der elektronische Kompass funktioniert vollkommen autark, da er nur das Erdmagnetfeld misst. Allerdings ist für viele Anwendungen, wie Navigation oder ortsbezogene Dienste, eine Internetverbindung oder GPS nötig, um die vollständige Funktionalität zu gewährleisten.
4. Kann ich den Kompass ausschalten, um Strom zu sparen? In den meisten Smartphones lässt sich der Kompass nicht separat ausschalten. Er verbraucht aber auch sehr wenig Strom, so dass der Einfluss auf die Akkulaufzeit gering ist. In den Einstellungen lässt sich aber oft der Zugriff von Apps auf die Sensordaten einschränken, was neben Datenschutz auch Energie sparen kann.