GPS

Global Positioning System (GPS) er et system til navigation overalt på jordens overflade og i atmosfæren. Brugeren af systemet anvender en GPS-modtager, der på baggrund af signaler fra GPS-satellitter kan beregne geografisk position og evt. højde over havets overflade. Herudover sender GPS-satelliterne også et tidssignal, der kan anvendes af radioure. For at kunne bestemme sin 2D-position skal modtageren samtidigt kunne modtage signaler fra mindst 3 af de i alt 27 satellitter (1998) som er i kredsløb omkring jorden.
Med signaler fra 4 satellitter kan højden tillige bestemmes. Disse satellitter kredser om jorden i 6 forskellige baner (der er altså ca. 4 i hver bane) i en højde af ca. 20.000 km. I denne højde er omløbstiden 12 timer.

Systemet blev oprindeligt udviklet af det amerikanske forsvarsministerium til militært brug under navnet NAVSTAR, men er siden 1980'erne i anvendelse i både kommercielt og privat øjemed. Amerikanerne driver stadig systemet og kan i krigssituationer gøre systemet mindre nøjagtigt eller helt utilgængeligt for alle andre end det amerikanske militær. På den baggrund er EU i gang med at skabe et uafhængigt navigationssystem, Galileo. Rusland driver i forvejen lignede system kaldet GLONASS.

En GPS-satellit har en projekteret holdbarhed på omkring 10 år så nye generationer opsendes løbende. Derfor sker der også en løbende udvikling af systemet. Samtidig er det planen at øge antallet af satellitter til 33

Hver satellit har fire atomure om bord. Med fire uafhængige tidskilder kan tiden bestemmes meget nøjagtigt. Urene i hver satellit synkroniseres løbende. Positionsdata skal opdateres dagligt fra kontrolcentrene for at systemets præcision kan opretholdes. Uden opdatering vil usikkerheden på positioner på Jorden stige til 425 meter i løbet af 14 dage.

Før år 2000 var GPS-signalet overlejret med en SA-kode ("Selective Availability") som forringede præcisionen, men denne kode blev slået fra i år 2000. Denne handling gav derved civile brugere stærkt øget nøjagtighed (typisk 200 meter med SA og 20 meter uden SA).

Under alle omstændigheder vil en GPS modtager have en begrænset præcision og det skyldes især de følgende forhold:

• Ionosfæren, som har en stor elektrontæthed og dermed ret stor indvirkning på signalerne.
• Unøjagtigheder i satellitternes ure.
• Refleksioner af signalerne mod bygninger eller andet.

Man kan modvirke disse unøjagtigheder på forskellige måder:

Bedre modtagerudstyr. Der forskes en del i udvikling af modtagere og tilhørende antenner som bl.a. kan undertrykke refleksioner.

Modtagelse af flere frekvenser. Dette er et middel til at eliminere forstyrrelser i atmosfæren, da man kan måle tidsforskydninger mellem de to signaler og derved bruge ionosfæremodeller til at estimere den totale indvirkning. I takt med moderniseringen af GPS-systemer vil blive endnu bedre muligheder for at bruge denne metode: I første omgang introduceres L2C signalet og når L5-frekvensen på et tidspunkt tages i brug vil man kunne bruge "triple"-frekvensmodtagere.

Differentiel GPS baserer sig på at man har en række referencestationer med en præcist etableret position. På disse stationer måles til stadighed hvad unøjagtigheden er på GPS-signalerne. Dette gøres ved at sammenligne den målte position med referencepositionen. Denne forskel udsendes så på en eller anden form til GPS-modtagerne i området og de kan da kompensere for den øjeblikkelige unøjagtighed. Differentiel GPS giver en meget høj præcision (under 5 cm i mange situationer) men kræver til gengæld at man har en referencestation i nærheden. Inden for skibsfart bruger man DGPS beacons som udsender korrektioner i mellembølgebåndet.

Nøjagtigheden af GPS er i dag så stor, at Farvandsvæsenet kan måle et stigende antal kollisioner mellem både og sømærker. Kollisionerne skyldes, at sømærkerne ofte bruges som waypoints i ruteplanlægningen.

.