GPS: موقعیت، زمان و فاصله

با استفاده از مختصات ماهواره ‏ها و با تعیین فاصله گیرنده از ماهواره، موقعیت گیرنده GPS محاسبه می‏ شود و با اندازه ‏گیری زمان سیرسیگنال رادیویی از ماهواره تا گیرنده، فاصله تعیین می‏ شود. اما مختصات ماهواره چگونه تعیین شده و زمان چگونه اندازه‏ گیری می‏ شود؟ این مبحث تعیین موقعیت ماهواره‏ ای است که می‏ دانیم چیست، چه کار می‏ کند، اما نمی‏ دانیم چگونه کار می‏ کند. بطور کلی تعیین موقعیت ماهواره ‏ای یک مسئله سه ضلع بندی می‏ باشد. مختصات گیرنده را با دانستن موقعیت سه ماهواره و اندازه ‏گیری فاصله بین این ماهواره‏ ها و گیرنده می ‏توان محاسبه نمود. فاصله بین گیرنده و ماهواره با ضرب نمودن زمان سیر سیگنال رادیویی در سرعت سیر امواج (سرعت نور) بدست می‏ آید. اما چگونه می‏ توان موقعیت ماهواره‏ ها را بطور دایم کنترل نمود؟ مدار حرکت ماهواره‏ ها بطور کامل و دقیق قابل تعیین نبوده و بر اثر تاثیرات ناشی از نیروهای اجرام سماوی تغییر می‏ کنند. از آنجایی که سیگنال های رادیویی با سرعتی برابر با 300000 km/s حرکت می ‏کنند، عدم دقت در اندازه‏ گیری زمان به میزان یک نانو ثانیه (10-9S) منجر به خطایی برابر با 30cm در اندازه‏ گیری فاصله خواهد شد و این در حالی است که با گیرنده‏ه ای ژیودتیک دقت‏ های در حد سانتیمتر قابل دستیابی می‏ باشند.