Smartwatch – GPS nicht präzise, aber (ziemlich) genau

Was im ersten Moment nach einem Widerspruch klingt, ist aber das Ergebnis meiner kleinen Studie, in der ich herausfinden wollte, wie genau das GPS bei Smartwatches und Fitness Tracker wirklich ist.

Kaum eine andere Funktion sorgt für so viele hitzige Diskussion unter Nutzern von Smartwatches und Fitness Trackern wie das GPS. Manche sind begeistert und restlos zufrieden, andere wieder beklagen fehlende Genauigkeit und mangelnde Stabilität des Signals.

Grund dafür sind – um es höflich zu formulieren – sehr optimistische Versprechen der Hersteller, aber auch zum Teil viel zu hohe Erwartungen der Nutzer.

Was das GPS wirklich kann, wie es funktioniert und vor allem wie genau die Messungen wirklich sind, erkläre ich in diesem Artikel

Was ist GNSS?

Interessanterweise ist es nicht korrekt von GPS zu sprechen, wenn man die Funktion zur Streckenmessung und Standortbestimmung an Fitness Tracker und Smartwatches meint. Tatsächlich ist das GPS nur eines von mehreren Satellitennavigationssystemen, die bei Wearables zum Einsatz kommen.

  • GPS ( Global Positioning System) Dabei handelt es sich um eine Navigationssystem, das bereits in 1970er Jahren vom US-Verteidigungsministerium entwickelt wurde und seit Mai 2000 auch für zivile Nutzer verwendbar ist.
  • GLONASS (Global Navigation Satelliten System) ist wiederum ein Navigationssystem, das durch das Verteidiungsministerium der Russischen Föderation betrieben wird und ebenfalls für zivile Zwecke einsetzbar ist.
  • GALILEO ist das europäische Satellitennavigationssystemen
  • BEIDOU ist die asiatische Version des Navigationssystems, das erst 2012 geschaffen wurde aber schon im Laufe dieses Jahres (2020) soll der Ausbau zur weltweiten Nutzung abgeschlossen sein.
  • QZSS (Quasi-Zenit-Satelliten-System) ist ein im Aufbau befindliches japanisches Satellitensystem

Diese fünf Satellitensysteme werden als Globale Navigation Satelliten Systeme (GNSS) bezeichnet. Je nach technischen Voraussetzungen und Standort abhängig, wird ein oder mehrere Satellitensysteme verwendet. Hier im deutschsprachigen Raum kommt die Kombination GPS/GLONASS/Galileo am häufigsten zum Einsatz.

Obwohl es also mehrere Satellitensysteme gibt und die Bezeichnung GNSS richtig wäre, hat sich im Sprachgebrauch die Bezeichnung GPS durchgesetzt, weshalb ich das der Einfachheit halber in diesem Artikel auch so handhaben werde.

Wie funktioniert das GPS?

Alleine das GPS-Navigationssystem besteht aus 24 Satelliten, die permanent unsere Erde umkreisen. Damit ein GPS Empfangsgerät, in unserem Fall eine Smartwatch oder Fitness Tracker überhaupt die eigene Position ermitteln kann, muss Kontakt zu mindestens vier verschiedenen Satelliten bestehen.

Die Satelliten senden Ihre Position und die Zeit an das Empfangsgerät, das anhand dieser Daten und der Dauer, die das Signal vom Satelliten zum Gerät benötigte, die eigene Position ermittelt. Die eigene Geschwindigkeit wird wiederum aus der Zeit berechnet, die für die Strecke zwischen zwei GPS-Koordinaten verstrichen ist.

GPS – integriert oder verbunden?

Bei Fitness Tracker und Smartwatches werden zwei Möglichkeiten der GPS-Nutzung angeboten. Einerseits gibt es Geräte mit integrierten GPS, andererseits werden auch Wearables angeboten, die zur Streckenmessung das verbundene Smartphone nutzen. Beide Varianten haben ihre Vor- und Nachteile

Das integrierte GPS ist natürlich sehr bequem und komfortabel, weil man beim Training außer dem Fitness Tracker kein weiteres Gerät benötigt. Jedoch wird bei der Streckenmessung viel Energie verbraucht, weshalb sich bereits eine Stunde Laufen mit GPS je nach Modell deutlich auf die Akkulaufzeit auswirken kann.

Im Vergleich dazu ist die Variante, bei der das GPS am Smartphone genutzt wird, wesentlich stromsparender, jedoch muss man neben der Smartwatch auch das Handy beim Training mit dabei haben, was von vielen Nutzern als lästig empfunden wird.

Tatsächlich ist es so, daß die meisten Sportuhren und Smartwatches inzwischen über ein integriertes GPS verfügen. Nur bei besonders kompakt gebauten Fitness Trackern und schlanken Fitness Armbändern muss aus Platzgründen auf das GPS verzichtet werden.

Trainingsstrecke mit integrierten GPS aufgezeichnet

Wie genau ist das GPS?

Tatsächlich lässt sich diese Frage gar nicht so einfach beantworten, da die Standortbestimmung von vielen Faktoren abhängig ist. Äußere Einflüsse und Gegebenheiten wie starke Bewölkung, atmosphärische Störungen, hohe Gebäude, dichte Wälder oder Überlandleitungen können die Standortermittlung deutlich beeinträchtigen.

Weiters stellt schon alleine die Trageweise von Smartwatches keine optimale Ausgangssituation dar. Da die GPS Antenne natürlich direkt in der Uhr verbaut ist und diese am Handgelenk getragen wird, kommt es durch Deinen sogenannten Körperschatten immer wieder zu einer Abschirmung des Gerätes. Das Signal des Satelliten zur Uhr wird gedämpft oder unterbrochen, was automatisch kleine Fehlmessungen zur Folge hat.

Mit Multiband-GNSS genauere Messungen möglich?

Das sogenannte Multiband- oder auch Dualband GNSS ist die neueste Entwicklung in Sachen Standortermittlung und ist auch schon bei einigen Geräten wie Garmin Fenix 7, Epix 2, Coros Vertix 2 oder auch bei der Huawei Watch GT3 zu finden.

Doch was ist das Multiband GNSS und wie soll es die Messgenauigkeit verbessern?

Ursprünglich wurden für das amerikanische GPS zwei Frequenzen ( L1 und L2) entwickelt, auf denen die Satelliten mit den Empfangsgeräten kommunizieren. Während L1 die öffentliche und kostenlose Frequenz für die Zivilbevölkerung war, hat man L2 speziell für das Militär reserviert.

Schon vor einigen Jahren wurde ein weiteres Frequenzband (L5) hinzugefügt und 2009 begann man damit, die ersten Satelliten mit dieser Technologie hoch zu schicken. Inzwischen gibt es genug Satelliten mit der L5-Frequenz, weshalb es Sinn macht auch Empfangsgeräte wie Smartwatches oder Fitness Tracker mit dem zusätzlichen Frequenzband auszustatten.

Auch das europäische Galileo und das chinesische Beidou verfügen über mehrere Frequenzen.

Ohne zu sehr in die technischen Details zu gehen, lässt sich sagen, daß die Standortermittlung über zwei verschiedenen Frequenzbänder (L1 und L5) wesentlich präziser ist.

GPS Genauigkeit – ein Test

Trotz technischer Weiterentwicklung bleibt aber immer noch die Frage, wie genau das GPS bei Smartwatches und Fitness Tracker nun in der Praxis wirklich ist.

Dazu habe ich in den letzten Tagen ein kleinen Test gemacht um. Bei diesem Vergleich kamen folgenden Uhren zum Einsatz

Bei der Teststrecke handelt es sich um eine meiner üblichen Laufrunden, die ich sicher schon hunderte Mal absolviert habe und die für Smartwatches durchaus eine Herausforderung darstellt. Immerhin führt mich die Strecke einerseits durch teilweise dicht verbautes Stadtgebiet, andererseits aber auch einen Fluss entlang mit ebenso dichten Baumbestand.

Laut händischer Messung über Google Maps, die natürlich auch alles andere als präzise ist, soll die Strecke rund 10,75 km lang sein, was zumindest einmal ein ersten Messwert zur Orientierung darstellt.

Da es nicht möglich ist alle fünf Uhren gleichzeitig zu tragen, habe ich den Vergleich auf zwei Tage aufgeteilt. Am ersten Tag trug ich die Vantage M2 und Watch GT3 jeweils an den Handgelenken und am rechten Oberarm mittels Reflektorband fixiert führte ich die Fenix 6 mit. Am zweiten Tag waren dann die Versa 3 und die Watch 4 an der Reihe.

Der Vollständigkeit wegen sei noch erwähnt, daß ich beide Läufe morgens um circa 7 uhr absolvierte und der Himmel wolkenlos war.

Folgende Streckenlängen wurden von den Uhren gemessen

ModellStreckenlänge
Garmin Fenix10,78 km
Polar Vantage M210,89 km
Huawei Watch GT310,82 km
Fitbit Versa 310,71 km
Samsung Galaxy Watch 410,57 km
Smartphone10,62 km

Wie man an den Ergebnisse erkennt, liefern alle Uhren mit Ausnahme der Samsung Galaxy Watch 4 und dem Smartphone sehr ähnliche Messwerte. Beim Handy muss ich noch erwähnen, daß ich das Gerät dummerweise in einem Laufgürtel mitführte, was die Genauigkeit der Messung sicher ein wenig beeinträchtigte.

Sehen wir uns die Streckenaufzeichnung im Detail an

Garmin Fenix 6 gelb
Polar Vantage M2 grün
Huawei Watch GT3 blau
Fitbit Versa3 orange
Samsung Galaxy Watch 4 rot

Das ist ein Streckenabschnitt der meinen Hin- und Rückweg zeigt, weshalb sehr viele Linien eingezeichnet sind. Ich möchte diesen Streckenteil nur zeigen, weil darauf gut zu erkennen ist, daß sich die Galaxy Watch vorübergehend völlig verabschiedet und dann mit Gewackel auf die eigentliche Route zurückfindet.

Hier ein Streckenabschnitt, auf dem sich alle Uhren einig sind, auch wenn die Watch 4 ein wenig abseits verläuft.

In diesem Teil der Strecke ist es die Garmin Fenix 6, die abseits des eigentlichen Verlaufs die Strecke aufzeichnet. Was uns wieder einmal zeigt, daß auch hochpreisige Uhren manchmal ihre liebe Not mit korrekten Messungen haben.

Testfazit:

Errechnet man den Durchschnitt der gemessenen Distanzen (ohne Smartphone), ergibt das eine Streckenlänge von 10,75 Km. Vergleicht man das mit den Einzelergebnissen, so ergeben sich daraus folgende Abweichungen

ModellAbweichung
Garmin Fenix+ 1,3%
Polar Vantage M2+ 0,2%
Huawei Watch GT3+ 0,6%
Fitbit Versa 3– 0,4%
Samsung Galaxy Watch 4– 1,8%

Dieser Vergleichstest ist natürlich nicht streng wissenschaftlich, aber wurde unter praxisnahen Voraussetzungen durchgeführt. Ob eine der Uhren die Strecke wirklich präzise gemessen hat, lässt sich von mir nicht beurteilen, da ich die tatsächlich genaue Distanz nicht kenne. Dazu müsste ich die gesamte Strecke mit einem geeichten Messrad ablaufen, was mir definitiv zu aufwändig wäre.

Mir ging es in diesem Vergleich viel mehr darum, herauszufinden, wie groß etwaige Abweichungen sind. Und diesbezüglich sind die Zahlen eindeutig. Ja es gibt Fehlmessungen, aber in einem absolut vertretbaren und tolerierbaren Ausmaß. Die Differenzen sind so gering, daß sie auch bei der Berechnung von Pace oder Geschwindigkeit keine Rolle spielen und selbst bei der Navigation keine entscheidenden Auswirkungen haben.

Natürlich muss an dieser Stelle aber erwähnt werden, daß es – wie viele Nutzer in diversen Foren und Gruppen berichten – durchaus auch Messungen gibt, die wesentlich schlechter ausfallen. In Einzelfällen kann das aufgrund oben genannter äußerer Einflüsse schon einmal vorkommen. Sollten jedoch Messungen permanent falsch sein, dann könnten Dir nachstehende Tipps vielleicht helfen.

Wie kann die GPS-Messung verbessert werden?

Sollte es tatsächlich zu deutlichen Fehlmessungen kommen, gibt es ein paar Maßnahmen um die Messergebnisse zu verbessern.

  • Vor jedem Training solltest Du den Fitness Trackeroder Smartwatch unbedingt synchronisieren. Dabei werden unter Anderem auch die GPS Daten aktualisiert. Das gilt besonders für das sogenannte A-GPS ( Assisted GPS). Dabei handelt es sich um „Zusatz“- GPS, das erweiterte Standortdaten über das Mobilfunknetz erhält, und damit eine schnellere und stabilere Signalverbindung ermöglicht. Da die Daten des A-GPS nur eine begrenze Gültigkeit haben, ist es wichtig, diese regelmäßig auf den neuesten Stand zu bringen.
  • Erst wenn Du im Freien bist, solltest Du das GPS starten. Achte dabei darauf, daß bei vielen Modellen alleine durch die Auswahl eines bestimmten Sportprofils ( Gehen, Laufen, Walking , Wandern, Radfahren etc) das GPS automatisch aktiviert wird. Befindest Du Dich zu diesem Zeitpunkt noch in Deiner Wohnung oder im Haus und gehst danach erst ins Freie, wird die Signalsuche sehr lange dauern oder überhaupt nicht klappen.
  • Starte Dein Training erst, wenn das GPS Signal wirklich aktiv und stabil ist. Sehr oft wird der Fehler gemacht, daß man bereits losläuft, obwohl das Signal noch gesucht wird. Da Du in Bewegung bist, wird die Herstellung einer Verbindung noch erschwert und außerdem fehlen Dir gleich zu Beginn etliche Meter Deiner Trainingsstrecke. Üblicherweise wird das GPS Signal am Display mit einem blauen Pfeil in einem blauen Kreis dargestellt. Wechselt die Symbolfarbe auf Grün, dann ist das GPS wirklich aktiv.
  • In den Einstellungen zum GPS wird oft die Möglichkeit angeboten mehrere Navigationssysteme (siehe oben) zu verwendet. Wenn vorhanden, dann wähle die Konfiguration GPS + GLONASS oder GPS + GALILEO. Die Kombination beider Systeme sollte die Messgenauigkeit deutlich verbessern.
  • Überprüfe auch den verwendeten Energiemodus. Viele moderne Sportuhren und Smartwatches bieten inzwischen verschiedene Sparmodi an um die Akkulaufzeit zu verlängern. Bei manchen dieser Modi wird der Standort mittels GPS nur noch in deutlich längeren Intervallen und damit seltener ermittelt, was eine ungenaue Streckenmessung zur Folge hat.
  • Eine weitere sehr effektive Maßnahme ist die nachträgliche Analyse der Streckenmessung. Aus eigener Erfahrung weiß ich, daß es oft nur ein oder zwei Stellen an der gesamten Trainingsstrecke sind, an denen es zu einer deutlichen Fehlmessung oder sogar zum kompletten Ausfall des GPS Signals kommt. Die Ursachen dafür konnte ich nie klären, jedoch habe ich meine Strecke einfach abgeändert und mögliche Fehlerquellen damit neutralisiert.

Über die Portale von Garmin, Polar oder Fitbit lassen sich Trainingsstrecken bequem analysieren und selbst über die Apps der Hersteller sind Fehlmessung relativ leicht zu erkennen.

Fazit

Fitness Tracker und Smartwatches mit GPS sind eine feine Sache. Trainingsstrecken werden inklusive An- und Abstiege automatisch aufgezeichnet und mit Geschwindigkeit, Tempo und Höhenmeter erhält man interessante Leistungsdaten zum eigenen Training. Auch wenn die Steckenmessung nicht absolut präzise ist, ist sie bei den meisten Modellen genau genug, um mit den gelieferten Daten auch etwas anfangen zu können.

Und selbst wenn es zu deutlichen Fehlmessungen kommt, gibt es noch immer genug Möglichkeiten und Maßnahmen um die Messgenauigkeit zu verbessern.

Foto des Autors
Hallo, ich bin Andreas. Ich laufe, wandere, fahre mit dem Rad und ein bisschen Krafttraining mach ich auch. Dabei habe ich fast immer eine Smartwatch, einen Fitness Tracker oder eine Sportuhr mit dabei. Und so schreibe ich schon sein rund 8 Jahren über meine Erfahrungen mit den Uhren. Wenn Du mehr über mich wissen möchtest, dann klick einfach hier