GPS چگونه كار مي‌كند؟

سيستم موقعيت جهاني از سه بخش مجزا تشكيل شده است. اولين بخش سيستم شامل 24 ماهواره است كه در 20000 كيلومتري بالاي زمين در مدار مدور 12 ساعته مي‌چرخند. اين بدين معني‌ست كه هر ماهواره 12 ساعت براي چرخش كامل به دور زمين به كار برده مي‌شود. به منظور كسب اطمينان از اينكه ماهواره‌ها قادر به رديابي و تشخيص در هر نقطه از روي سطح زمين باشند، آنها به شش گروه چهارتايي تقسيم مي‌شوند. هر گروه مسير متفاوتي را براي را دراد. اين امر باعث ايجاد صفحات مداري متفاوتي 6 گانه كه به طور كامل زمين را احاطه مي‌كنند مي‌شود. اين ماهواره ها علائم راديويي به زمين ارسال مي‌دارند كه شامل اطلاعاتي دربارة زمين است. با استفادده از دريافت كننده زميني GPS، اين علائم دريافت و ارتفاع، طول جغرافيايي و عرض جغرافيايي (موقعيت جهاني) دريافت كننده را تعيين مي‌كند. علائم راديويي در 2 فركانس با باند كوتاه فرستاده مي‌شود (L-bond) باند كوتاه به فركانس هاي بين 390 تا 1550 مگاهرتز (MHz) اشاره مي كند. در هر علامت، توالي كدگذاري شده‌اي ارسال مي‌شود. با مقايسة توالي دريافت شده با توالي اصلي، دانشمندان قادر به تعيين ميزان مسافت طي شدة علامت از ماهواره به زمين هستند. 

تأخير علامت در شناسايي و مطالعة لايه هاي جوي كه سطح زمين را احاطه كردند (يونوسفر و تروپوسفر) مفيد هستند. علامت سومي نيز از ماهوراه به زمين ارسال مي‌شود كه شامل داده‌هايي دربارة سلامت موقعيت ماهواره‌است.

دومين بخش سيستم GPS ايستگاه زميني‌ست كه مانند وسائل مخابراتي ارسال كنندة داده ها به مركز داده‌ها، شامل يك دريافت كننده و آنتن است. آنتن تك جهته در هر محل، كه بيشتر شبيه به آنتي راديويي يك ماشين عمل مي‌كند، علائم ماهواره‌اي را جدا و بصورت جريانهاي الكتريكي به محل دريافت كننده ارسال مي‌كند. سپس دريافت كننده علائم را به كانالهاي طراحي شده براي يك ماهوارة و فركانس خاص در زماني خاص، جدا مي كند. زمانيكه علائم تفكيك شده باشد،‌ دريافت كننده مي‌تواند آنها را كدگذاري كرده و به فركانس هاي مجزا تبديل كند. با اين اطلاعات دريافت كننده موقعيت عمومي آنتن را تشخيص مي‌دهد (طول جغرافيايي، عرض جغرافيايي و ارتفاع). بعد از آن، داده‌هاي جمع آوري شده توسط دريافت كننده مي‌تواند مجدداً توسط دانشمندان فرآوري شده و چيزهاي متفاوتي از آنها مانند سري موقعيت هاي ديگر مطابق با همان آنتن و با دقت ميلي متري، بدست مي‌آيد.

سومين بخش سيستم، مركز داده ها است. نقش مركز داده ها دو جنبه دارد. اين بخش هم ايستگاه‌هاي GPS جهاني را كنترل مي‌كند و هم براي تحليل و اصلاح داده ها از دريافت كننده آن ايستگاهها، از سيستمهاي كامپيوتري خودكار استفاده مي‌كند. با كار بر روي داده هاي خام و ايجاد دادة فرآوري شده دانشمندان جهان قادرند از آن براي كارهاي متفاوت استفاده كنند. تا زمانيكه محل هاي GPS جهاني توسط مركز متفاوت در سراسر دنيا ساخته و اداره مي شوند، مكانهاي مركزي داده هاي متفاوت زيادي وجود دارد.