Global Positioning System

O unitate GPS recepționează semnale radio de la sateliții din spațiu aflați pe orbita Pământului. Există 31 de sateliți la 20.200 de kilometri deasupra Pământului. Perioada orbitală este de 11 ore și 58 de minute. Fiecare cerc are o rază de 26.600 de kilometri (16.500 de mile) datorită razei Pământului. Departe de Polul Nord și de Polul Sud, o unitate GPS poate primi semnale de la 6 până la 12 sateliți în același timp. Fiecare satelit conține un ceas atomic care este setat cu grijă de NORAD de mai multe ori în fiecare zi.

Semnalele radio conțin informații despre ora și poziția satelitului, inclusiv efemeridele acestuia. Receptorul GPS scade ora curentă din ora la care a fost trimis semnalul. Diferența reprezintă cât timp a trecut de când a fost trimis semnalul. Diferența de timp înmulțită cu viteza luminii reprezintă distanța până la satelit. Unitatea GPS utilizează trigonometria pentru a calcula unde se află din poziția și distanța fiecărui satelit. De obicei, trebuie să existe cel puțin patru sateliți pentru a rezolva ecuațiile geometrice. Un receptor GPS își poate calcula poziția de mai multe ori într-o secundă.

Multe receptoare de consum ieftine au o precizie de 20 de metri (66 ft) aproape oriunde pe Pământ.

De obicei, o unitate GPS poate calcula și viteza curentă. Cele ieftine, cum ar fi cele din telefoanele mobile, fac acest lucru comparând poziția actuală cu poziția recentă. Cele mai scumpe, cum ar fi cele din avioanele de pasageri, utilizează efectul Doppler și sunt foarte precise.

Diferite sisteme de radionavigație au fost utilizate încă de la mijlocul secolului XX. În anii 1960, experimentele au plasat emițătoarele radio în sateliți. Un nou sistem, numit la început Navstar, a fost proiectat în anii 1970 de către Forțele Aeriene ale Statelor Unite. Acesta a devenit GPS și a fost folosit doar de armata americană. În 1983, președintele Ronald Reagan a dat un ordin pentru a permite oricui să folosească sistemul, deși acesta era încă prea mic pentru a fi foarte util. Semnalul de cea mai mare precizie a fost criptat și doar forțele armate aveau voie să îl folosească, dar în anii 1990 a fost decriptat temporar, iar acest lucru a devenit permanent la începutul secolului.

Unele receptoare GPS sunt unități separate, cu alimentare și afișaj proprii. Acestea au fost majoritatea în secolul XX. Atunci, receptoarele militare afișau doar coordonatele geografice sau unele nu aveau afișaj, ci doar transmiteau coordonatele unui alt aparat.

În prezent, majoritatea receptoarelor GPS fac parte din telefoanele mobile, iar multe dintre ele sunt integrate în ceasuri de mână, mașini și alte dispozitive. Partea GPS a unui telefon mobil este mică și, de obicei, slabă, dar telefonul folosește, de asemenea, stațiile de bază mobile și semnalele Wi-Fi pentru a ajuta.

Există și alte sisteme care acționează în același mod. Unul a fost plasat în spațiu de către Rusia, numit GLONASS. Un altul, care nu este încă realizat, poartă numele de Galileo și a fost construit de Uniunea Europeană.