Какво (не) знаем за GPS?

Малко хора знаят, че всеки ден различни институции като банки, мобилни оператори, транспортни фирми и дори електроразпределителни дружества са зависими от точното определяне на времето, което предоставят GPS-сателитите. Фермери, топографи, геолози и безброй още други вършат своята работа по-ефикасно, сигурно, икономично и точно като използват безплатните GPS-сигнали. И това е така защото наред с географската ширина, дължина и надморска височина, GPS устройствата предоставят и още едно много важно измерение – астрономическо време.

За да могат да се определят координатите на обектите, освен с разстоянието до спътниците, е необходимо да се знае и тяхното точно текущо местоположение. Информация за това се съдържа в излъченото от тях навигационно съобщение, чрез което се предават орбиталните параметри необходими за определяне на точното местоположение, параметрите за точността на часовниците, за корекциите им и оценка за точността на положението. Координатите на всеки спътник се пресмятат в приемника въз основа на тези параметри.

Позицията на всеки GPS приемник се определя като точка в тримерното пространство на земята и се състои от три координати — географска ширина, географска дължина и надморска височина. За да определи точното си положение, всеки приемник трябва да реши уравнение с три неизвестни, наречено навигационно уравнение. Към тези неизвестни се прибавя и грешката на часовника в приемника, за да се избегне проблема с недостатачната му прецизност. Заедно с трите координати тя се определя, като се използва разстоянието до спътниците. По този начин GPS-приемникът се нуждае от не много прецизен, но достатъчно стабилен часовник, като алгоритъмът за определяне на позицията компенсира грешката на часовника и позволява да се коригират разстоянията за изчисляването на точната позиция.