Sistemul de poziționare globală (GPS) este un sistem de navigație bazat pe sateliți. Trimite date privind ora și locația către un receptor GPS care poate fi găsit oriunde pe sau în apropierea suprafeței pământului. GPS-ul funcționează în toate condițiile meteorologice, atâta timp cât poate comunica cu patru sau mai mulți sateliți GPS într-o linie vizuală neobstrucționată. Forțele aeriene americane sunt responsabile de GPS.

Un GPS funcționează indiferent dacă utilizatorul are o conexiune la internet sau un semnal telefonic. Existența lor, pe de altă parte, îmbunătățește acuratețea localizării GPS. Deși GPS-ul a fost creat inițial în scopuri militare, oricine are un receptor GPS poate primi acum semnale radio de la sateliții GPS.
Notă:

Când GPS-ul a fost creat pentru uz militar, avea 24 de sateliți care orbiteau planeta la fiecare 12 ore, la o înălțime de 20, 180 de kilometri.
Fiecare dintre cele șase orbite avea patru sateliți GPS pe o orbită de 60 de grade unul în jurul celuilalt. Aceste planuri orbitale nu se învârt în jurul vreunei stele.

Pentru a îmbunătăți acuratețea locației, numărul de sateliți a fost ulterior crescut la 32. Locația oricărui receptor GPS este determinată prin măsurarea timpului de zbor. Cu cât este mai mare numărul de sateliți în linia vizuală a unui receptor GPS, cu atât mai precisă poate fi determinată poziția receptorului.

Cum funcționează GPS-ul?

În orice moment, cel puțin patru sateliți GPS sunt vizibili unui receptor de la sol. La intervale regulate, fiecare dintre acești sateliți GPS furnizează informații despre poziția sa și ora actuală către receptorul GPS. Aceste date sunt trimise la receptor sub forma unui semnal, care este interceptat de dispozitivele destinatarului. Transmisiile radio care se deplasează cu viteza luminii alcătuiesc aceste semnale. Diferența dintre momentul în care a fost livrat semnalul de la satelitul GPS și momentul în care a fost primit semnalul de către receptorul GPS este utilizată pentru a determina distanța dintre un receptor GPS și satelit.

După ce primește semnale de la cel puțin trei sateliți, receptorul folosește metoda trilaterării pentru a-și identifica locația. Pentru a calcula o poziție 2-D, un GPS necesită cel puțin trei sateliți (latitudine și longitudine pe o hartă). Receptorul GPS presupune că se află la nivelul mediu al mării în acest scenariu. Cu toate acestea, găsirea poziției 3-D a receptorilor necesită cel puțin patru sateliți (latitudine, longitudine și altitudine).

Care este definiția trilaterării?

Procedura de trilaterare este stabilirea poziției tale prin intersecția sferelor. Când un receptor primește un semnal de la unul dintre sateliți, folosește o sferă 3-D cu satelitul în centru pentru a-și calcula distanța față de satelit. După ce face același lucru cu încă trei sateliți GPS, receptorul își calculează locația găsind punctul de joncțiune al celor trei sfere.

Odată ce poziția unui receptor a fost determinată, gadgetul GPS poate calcula cu ușurință:

GPS se confruntă cu următoarele provocări tehnice:

Sateliții individuali și receptorul GPS sunt sincronizate în timp.
Locația exactă a satelitului GPS este actualizată în timp real.
Timpul de zbor este măsurat cu precizie.
Semnal care interferează cu ceilalți
Sincronizarea timpului:

Fiecare satelit GPS conține un ceas atomic care menține ora exactă și actualizată. Cel de-al patrulea satelit GPS este folosit de receptor pentru a-și menține cronometrarea exactă prin actualizarea și furnizarea de timp exactă. Diferența de timp exactă poate fi calculată de către receptor utilizând sincronizarea cu receptorul și sateliții GPS menținute de ceasuri atomice.
Pentru a aborda sincronizarea orei, sateliții GPS sunt monitorizați în mod regulat de la stațiile de la sol.

Valoarea sincronizării de timp ultra-precise:

Viteza luminii este folosită pentru a descrie propagarea energiei electromagnetice. Deoarece precizia poziției este direct proporțională cu măsurarea timpului (viteză * timp = distanță), chiar și o mică eroare în calculul timpului poate duce la o variație considerabilă a distanței datorită vitezei enorme a luminii.
Locația exactă a satelitului este actualizată în timp real.

Acest lucru se realizează prin utilizarea unei varietăți de sisteme la sol dispersate pe scară largă pentru a monitoriza sateliții.
Stația principală analizează toate datele și comunică locația precisă a fiecărui satelit.