Global Positioning System – Navigation Signal Timing and Ranging, w skrócie nazywany GPS to system nawigacji satelitarnej. Został opracowany przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych, a prace nad jego stworzeniem trwały od 1973 roku. Zespół opierał swoje działania na doświadczeniu użytkowania systemu Transit, który dowiódł możliwość bardzo dokładnej synchronizacji z wykorzystaniem systemów satelitarnych. System GPS początkowo stosowany był do celów militarnych, przed kilkunastoma laty udostępniono go do użytku ogółu.
Budowa systemu
Głównym celem systemu jest ustalenie pozycji odbiorników z możliwie jak największą precyzją. Aby lokalizacja GPS odznaczała się precyzją konieczne było stworzenie kompleksowych rozwiązań w segmencie:
-
Kosmicznym
W obszarze kosmiczny fundamentalne znaczenie mają satelity, krążące wokół Ziemi na średniej orbicie. Na chwilę obecną ich liczba wynosi 31. Przemieszczają się na wysokości około 20 200 km nad powierzchnią planety i obiegają ją dwukrotnie w ciągu doby. Dzięki temu z każdego miejsca na Ziemi odbierany jest sygnał z przynajmniej 5 satelitów jednocześnie.
-
Naziemnym
Dwanaście stacji nadzoru znajdujących się na Ziemi: główna stacja kontrolna zlokalizowana jest w Colorado Springs, cztery monitorujące – na Hawajach, Wyspach Wniebowstąpienia, Kwajalein i Diego Garcia, sześć NGA – w Argentynie, Bahrajnie, Australii, Ekwadorze, Wielkiej Brytanii i USA. Stacje pozwalają na monitoring ruchu satelitów przez całą dobę.
-
Użytkownika
Korzystający z funkcji lokalizacji GPS muszą być wyposażeni w odpowiednie odbiorniki, które pozwalają na określenie położenia z dużą dokładnością w zakresie długości i szerokości geograficznej. Obecnie system jest tak intensywnie wykorzystywany, że na rynku pojawiła się bardzo duża liczba odbiorników GPS. Mogą być to oddzielne urządzenia (np. nawigacje samochodowe, komputery pokładowe, itp.) bądź stanowią element innego sprzętu (np. smartfona, tabletu, itp.).
Jak działa system GPS?
Obecnie funkcjonują równolegle dwa rodzaje systemu GPS: dostępny dla NATO i wojsk USA – PPS, dostępny bezpłatnie dla wszystkich ludzi – SPS. Pierwszy ze wspominanych jest dużo dokładniejszy, drugi – pozwala określić położenie odbiornika z dokładnością do 5-15 metrów (w zależności od rodzaju i położenia odbiornika). Oba systemy działają na podobnej zasadzie. Po uruchomieniu odbiornika GPS następuje synchronizacja z zegarami atomowymi satelitów. Determinuje to konieczność korzystania z przynajmniej czterech satelitów – co daje trzy współrzędne przestrzenne oraz czas. Wsparcie o dane z kolejnego satelity pozwalają zwiększyć dokładność lokalizacji. Sygnał przekazywany z satelitów dociera odbiorników, podając dokładne położenie pojazdu, osoby, przedmiotu, do którego przyczepiony jest odbiornik.