Какво представлява GPS (Global Positioning System) системата? Тя
се състои от 24 спътника, изпратени в орбита от правителството на САЩ с чисто
военни цели, но от 80-те години възможностите й са достъпни и за цивилното
население. Тя работи 24 часа в денонощието, покрива всяко кътче от света и за
ползването й не се изисква плащане на никаква абонаментна или инсталационна
такса. Принципът на работа е следния: спътникът изпраща сигнал до GPS-приемника
на земята и сравнява часа на изпращане с часа на приемане. При наличието на поне
три спътника местоположението на приемника се регистрира с достатъчна точност за
да се определи къде се намира приемното устройство, респективно превозното
средство или какъвто и да е движещ се обект. Ако спътниците са четири или
повече, вече има възможност да се определи и надморската височина, да се
изчислят скорост, посока, изминато разстояние и всичко свързано с движението.
Акуратността на GPS сигнала е до толкова прецизна, че времето може да бъде
определено с точност до една милионна част от секундата. Аналогична е точността
за определяне на скоростта и местоположението на обекта.
Глобалната система за позициониране е разделена на три
сегмента:
1.Космически:
Космическият сегмент се състои от
групировка от минимум 24 оперативни GPS спътника, разположени в 6 геоцентрични
орбитални равнини, съдържащи по 4 спътника с наклон на орбитата спрямо екватора
под ъгъл 55°. Спътниците са разположени така, че във всеки момент и във всяка
точка на Земята да се виждат най-малко 4 от тях. Всеки спътник има на борда 4
атомни часовника и извършва една пълна обиколка на своята орбита за 11 часа и 58
минути (половин звезден ден).GPS-спътниците излъчват сигнал на две носещи
честоти: L1 (1575,42 MHz) и L2 (1227,60 MHz), които са кратни на стандартната
честота (10,23 MHz) на атомните часовници на борда и са модулирани с C/A-
(„coarse acquisition“) и P- („precise“) кодове. Целта на използването на две
честоти е елиминирането на грешката, получена от закъснението на сигнала при
преминаванато му през йоносферата. От тези честоти и кодове единствено L1- и
C/A-код са достъпни за цивилните потребители, останалите са запазени за военни
цели.Съществуват 3 категории GPS-спътници: Блок I: извеждани в орбита между 1978
и 1985. Този тип спътници имат продължителност на живота около 4,5 години и вече
не са активни. Основната разлика между тях и другите версии е, че спътниците от
този тип нямат възможност да деградират сигнала. Блок II и IIa: извеждани в
орбита след 1985 и имат продължителност на живота около 7,5 години. Спътниците
от този тип имат възможност да деградират сигнала. Блок IIr: извеждани в орбита
след 1996 и имат продължителност на живота около 10 години. В спътниците от този
тип е добавена възможност за комуникация между тях.
2.Контролен:
Контролният сегмент се състои от 5
наблюдателни наземни станции, разположени по целия свят; наземни антени и един
главен контролен център в Колорадо Спрингс, които контролират работата на всеки
спътник и са отговорни за измерване параметрите на орбитите на спътниците и на
отклонението на часовниците, прогнозиране на параметрите на орбитите,
синхронизирането на атомните часовници, подаване на данни за препредаване от
сателитите.
3.Потребителски:
Потребителският сегмент се състои от
GPS приемници, използващи се както за военни, така и за цивилни приложения. GPS
приемникът декодира времеви сигнал, подаван от атомните часовници на няколко
сателита, и изчислява позицията си с помощта на трилатерация (сходен, но
различен от триангулацията метод). В момента съществува голямо разнообразие от
GPS приемници, които се различават по много показатели, като точност, форма,
приложение, цена и т.н. GPS приемници се използват главно за навигация в пътния,
морския и авиационния транспорт, в селското стопанство, както и за точно
определяне на времето и синхронизация в някои области на индустрията. Модели на
сравнително евтини приемници, които се съчетават с компютри, PDA или други
устройства, са достъпни за потребителите и могат да бъдат използвани за
навигация на автомобили, при спортни състезания, планински преходи и дори за
водачи на слепи хора.