GPS چگونه كار می كند؟

   ماهواره های GPS در یك مدار معین، زمین را دو بار در روز دور می زنند و سیگنال های اطلاعاتی را به زمین ارسال می كنند. دریافت كننده GPS این اطلاعات را گرفته و برای محاسبه مكان دقیق كاربر از روش های هندسی استفاده می كند. در اصل دریافت كننده ی GPS زمان ارسال سیگنال از ماهواره را با زمان دریافت سیگنال مقایسه می كند.
اختلاف زمان بازگو كننده ی میزان فاصله ی ماهواره از دریافت كننده ی GPS است. این عمل را با داده‌های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می‌کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با تقریب ناچیز معین می‌‌کند. با اندازه گیری فاصله، از تعدادی چند از ماهواره ها، دریافت كننده می تواند مكان كاربر را مشخص كرده و آن را روی نقشه ی الكترونیكی واحد نمایان كند.
یك دریافت كننده ی GPS با سیگنال هایی كه از حداكثر سه ماهواره دریافت می كند، می تواند مسیر حركت و مختصات دو بعدی (طول و عرض) مكان را محاسبه كند. با در نظر گرفتن چهار یا بیشتر ماهواره، دریافت كننده می تواند مختصات سه بعدی (طول،عرض،ارتفاع) مكان كاربر را مشخص كند. زمانی كه مكان كاربر مشخص شد، GPS می تواند سایر اطلاعات نظیر: سرعت، مسیر، فاصله ی پیموده شده، فاصله تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و ... را محاسبه کند.
امواج ماهواره ها متشکل ازامواج حامل باند L مدوله شده با یک کد استاندار کد ( C/A2 ) و یک کد دقیق (کد P(3)) و یک کد دریانوردی و مختصات ماهواره به صورت توابع زمانی می باشد که در بر آن گیرنده های شخصی تفاوتهای زمانی بین وردوی کدهای C/A را اندازه گیری می کنند اگر در اثر دخالت کنترل زمینی در انطباق زمانی خطایی بوجود نیاید گیرنده های شخصی از دقتی حدود 15 متر برخوردار خواهند شد.
مفهوم کلی ناوبری رادیویی بستگی به انتقال همزمان سیگنالهای رادیویی دارد اگر سیگنالهای رادیویی دقیقاً بطور همزمان فرستاده نشوند گیرنده نمی تواند بطور دقیق موقعیت را محاسبه نماید کنترل زمینی در اثر تاثیرگذاری بعضی از ماهواره ها در ارسال سیگنال های C/A کمی قبل یا بعد از سایر ماهواره ها دخالت می کند دخالت عمدی اصلی, همان دسترسی موردی به شمار می رود.
گیرنده های شخصی میزان خطا را تشخیص نمی دهند. بلکه بطور تصادفی بین 15 تا 100 متر دقت تغییر می یابد .البته دخالت عمدی بر روی گیرنده های نظامی اثر نمی گذارد. منبع خطای دیگری نیز وجود دارد که برروی فرکانس سیگنال گیرنده های شخصی اثر می گذارد که دخالت یونسفر نامیده می شود.
زمانی که یک سیگنال رادیویی از بین الکترونهای آزاد یونسفر عبور می کند تاخیر اندکی بوجود می آید و برحسب مدت زمانی تاخیر که بوسیله الکترون های آزاد بوجود می آید ماهواره‌های GPS کدP را روی دو موج رادیویی با فرکانس های مختلف ارسال می کند که L1,L2 نامیده می شود. یک سیگنال به هنگام عبور از یونسفر بیشتر ازدیگری به تاخیر می افتد.
گیرنده های گران قیمت هر دو فرکانس را ردیابی کرده و اختلاف ورودی بین L1,L2 را اندازه می گیرند. با اندازه گیری مدت زمان تاخیر که الکترونهای آزاد بوجود می آورند، تصحیحات لازم برای تاخیر یونسفر انجام می دهند. گیرنده های شخصی نمی توانند تاثیر دخالت یونسفر را تصحیح کنند زیرا کدهای C/A فقط بر روی فرکانس L1 فرستاده می شوند.

نوعی گیرنده های تخصصی وجود دارد که به عنوان گیرنده های بدون کد شناخته شده اند و دقت فوق العاده ای دارند که در آن بطور غیرمستقیم از کد P استفاده می شود گیرنده ها ارزش کدP را مشابه آنچه که گیرنده های نظامی تشخیص می دهند نمی شناسند بنابراین دقت آنها با استفاده از روش های خاص پردازش سیگنال بدست می آید آنها کد P را برای چند روز دریافت کرده و پردازش می نمایند و پس از انجام محاسباتی چند می توانند موقعیت نقاطی را تهیه کند که با دقت mm 10 با استفاده از 3 یا 4 ماهواره عملی می باشد.
البته این گیرنده بیشتر برای تعیین موقعیت در کارهای نقشه برداری بکار می رود زیرا باید چند روز بطور مداوم در آن نقطه اطلاعات دریافت و پردازش شود.