thumb|Satellit NAVSTAR GPS Lo Sistèma de posicionament global, conegut comunement coma GPS (a l'origina NAVSTAR Global Positioning System o NAVSTAR GPS), es un sistèma de navegacion per satellit que permet de coneisser amb fòrça precision una situacion geografica e l'ora de referéncia amb granda exactitud en gaireben quin que siá lo luòc sus Tèrra o sus una orbita de la Tèrra. Utiliza una orbita circulara intermediària (Intermediate Circular Orbit -ICO-, en anglés) constellacion de satellits de 24 satellits o mai.
Es un Sistèma Global de Navegacion per Satellit (GNSS) que permet a totes de determinar la posicion d'una persona, un veïcul o una nau, amb una aproximacion de quatre mètres. Lo sistèma foguèt desvolpat e installat, e a l'ora d'ara gerit, pel departament de la Defensa dels Estats Units d'America.
Lo GPS fonciona mejans un malhum de satellits qu'orbitan a l'entorn de la tèrra. Quand se desira determinar la posicion, l'aparelh utilizat se localiza automaticament amb al minimum quatre satellits del malhum, dels quals recep de senhals indicant la posicion e lo relòtge de cadun d'aquels. Sus la basa d'aqueles senhals, l'aparelh sincroniza lo relòtge del GPS e calcula lo retard dels senhals, es a dire, la distància al satellit. Per "triangulacion" calcula la posicion que se tròba. La triangulacion dins lo cas del GPS, a diferéncia del cas 2-D que consistís a decobrir l'angle al respècte dels punts coneguts, se basa a determinar la distància de cada satellit al respècte del punt de mesura. Conegudas las distàncias, se determina aisidament la quita posicion relativa al respècte dels tres satellits. Coneissent en mai de las coordenadas o posicion de cadun d'els pel senhal qu'emeton, s'obten la posicion absoluta o coordenadas realas del punt de mesura. Tanben se capita amb una exactitud extrèma lo relòtge del GPS, quitament a aquela dels relòtges atomics perque dempuèi la tèrra se sincronizen amb los satellits.
L'anciana Union de las Republicas Socialistas Sovieticas aviá un sistèma similar nomenat GLONASS, ara gerit per la Federacion Russa.
Actualament l'Union Europèa tenta de lançar lo seu pròpi sistèma de posicionament per satellit, nomenat Sistèma Galileo.
La fiabilitat depend del nombre de satellits utilizats, del gra de dispersion qu'aqueles an, de l'existéncia d'efèctes atmosferics perturbatòris qu'afectan la velocitat de la transmission del senhal e, a un gra menar, dels problèmas d'exactitud dels relòtges intèrnes dels satellits. Los GPS d'usatge comun an una error de precision de 15 mètres, e s'utilizam 9 satellits enluòc dels 4 necessaris al minimum e una bona dispersion se pòt capitar de precisions inferioras a 2,5 mètres 95% del temps.
Istòria
En 1957, l'Union de las Republicas Socialistas Sovieticas lancèt dins l'espaci lo satellit Spotnik 1, qu'èra seguit mejans l'observacion de l'efècte Doppler del senhal que transmetiá. Aquò, faguèt començar a pensar que, de meteis biais, la posicion d'un observator poiriá èsser establida mejans l'estudi de la frequéncia Doppler d'un senhal transmés per un satellit que l'orbita èra determinada amb precision.
L'Armada dels Estats Units d'America lèu apliquèt aquela tecnologia, per fornir los sistèmas de navegacion de las seunas flòtas d'observacions de posicions actualizadas e precisas. Atal nasquèt lo sistèma TRANSIT, que demorèt operatiu a 1964, e vèrs 1967 venguèt disponible, en mai, per l'usatge comercial.
Las actualizacions de posicion, alara, èran disponiblas cada 40 minutas e l'observator deviá demorar gaireben estatic per poder obtenir d'informacions adequada.
Mai tard, dins aquela meteissa decenni e mercé al desvolopament dels relòtges atomics, se dessenhèt una constellacion de satellits, portant cadun un relòtge e essent ensems sincronizats amb per base una referéncia de temps determinada.
En 1973 se combinèt los programas de l'Armada dels Estats Units d'America e de la Fòrça Aèria dels Estats Units d'America (aquel darrièr consistian en una tecnica de transmission codificada que fornissiá de donadas necessàrias utilizant un senhal modulat amb un còdi de PRN (Pseudo-Random Noise: soroll pseudo-aleatori), conegut jol nom de Navigation Technology Program (programa de tecnologia de navegacion), fin finala nomenat NAVSTAR GPS.
Entre 1978 e 1985 se desvolupèt e lancèron onze satellits prototips experimentals NAVSTAR, que d'autras generacions seguirán, fins a constituir la constellacion actuala, que foguèt declarada «capacitat operacional inicial» en decembre de 1993 e «capacitat operacional total» en abril de 1995.
En 1994, aquel país oferiguèt lo servici normalizat de determinacion de la posicion per ajudar l'OACI, e aquela acceptèt l'ofra.
Caracteristicas tecnicas e prestacions thumb|Operatriz de satellits controlant la constel NAVSTAR-GPS, a la Base Aèria de Schriever. thumb|Lançament de satellits per la constellacion NAVSTAR-GPS mejans una fusada Delta.
Lo Sistèma Global de Navegacion per Satellit se compausa de:
Sistema de satellits : Es format per 24 unitats amb de trajectòrias sincronizadas per cobrir tota la superfícia del glòbe terrestre. Mai concrètament, repartits en 6 plans orbitals de 4 satellits cadun. L'energia electrica que demandan per lo seu foncionament se la pren dels dos panèls solars adossats als seus costats. Estacions terrestras : Envian l'informacion de contraròtla als satellits per contrarotlar las orbitas e realizar l'entreten de tota la constellacion. Terminals receptors : Indican la posicion en que son, conegudas tanben coma unitats GPS, son aqueles que podèm comprar a las boticas especializadas.
Segment espacial Satellits en la constellacion: 24 (4 × 6 orbitas) Altitud: Periòde: 11 h 56 min Inclinacion: 55 gras (respècte a l'eqüator terrèstre). Vida utila: 7,5 ans Segment de contraròtle (estacions terrèstras) Estacion principala: 1 Antena de tèrra: 4 Estacion de seguit: 5 Senhal RF Frequéncia portadora: Civil - 1.575,42 MHz (L1). Utiliza lo Còdi d'Adquisicion aproximativa (C/A). Militar - 1.227,60 MHz (L2). Utiliza lo Còdi de Precision (P), chifrat. Nivèl de poténcia del senhal: -160 dBW (a la superfícia terrèstra). Polarizacion: circular destrogira. Exactitud Posicion: aproximativament 15 m (a 95%) Ora: 1 ns Cobertura: mondiala Capacitat d'usuatgièrs: illimitada Sistèma de coordenadas: Sistèma Geodesic Mondial 1984 (WGS84). Centrat sus Tèrra, fixe. Integritat: temps de notificacion de 15 minutas o mas. Es pas sufisent per l'aviacion civila. Disponibilitat: 24 satellits (70%) e 21 satellits (98%). Son pas pro per un mejan primari de navegacion.
Evolucion del sistèma GPS
thumb|Estacion e receptor GPS professionals per precisions centimetricas.
Lo GPS evolua cap a un sistèma mai solide (GPS III), amb una mai granda disponibilitat e que redutz de mai la complexitat dels GPS. D'entre las melhoracions previstas i a:
Incorporacion d'un nòu senhal en L2 per a usatge civil. Addicion d'un tresen senhal civil (L5): 1.176,45 MHz Proteccion e disponibilitat d'un dels dos nòus senhals per servir de Seguretat Per la Vida (SOL). Melhorar l'estructura de senhals. Aumentacion en la poténcia del senhal (L5 aurá un nivèl de poténcia de -154 dB). Melhorar la precision (1 - 5 m). Augment del nombre d'estacions de contraròtle: 12 (lo doble) Permètre una melhora interoperabilitat amb la frequéncia L1 de Galileo
Lo programa GPS III perseguís l'objectiu de garantir que lo GPS satisfarà lo besonh militars e civils prevists pels 30 ans de venir. Aquel programa se desvoloparà en 3 etapas (una d'aquela es lo GPS II), mai flexible, permet de cambiament futurs e redutz los risques. Lo desvolopament de satellits GPS II comencèt en 2005, e lo primièr serà disponible pel lançament en 2012, amb l'objectiu d'acabar la transicion completa de GPS III en 2017.
Foncionament thumb|Receptor GPS.
La situacion dels satellits se coneis pel receptor amb per basa los efemerids (5 elements orbitals), paramètres que son transmeses pels meteisses satellits. La colleccion d'efemerids de tota la constellacion es complèta cada 12 minutas e demòra dins lo receptor GPS. Lo receptor GPS mesura la seuna distància fins als satellits, e utilisa aquela informacion per calcular la seuna posicion. Aquela distància se mesura en calculant lo temps que lo senhal pren per arribar al receptor. Conegut aquel temps e se basant sul fach que lo senhal viatja a la velocitat de la lutz (levat qualques correccions), se pòt calcular la distància entre lo receptor e lo satellit. Cada satellit indica que lo receptor se tròba en un punch en la superfícia de l'esfèra, amb per centre lo quite satellit e de radi la distància totala fins al receptor. Obtenir d'informacion de dos satellits nos indica que lo receptor se tròba sus la circumferéncia qu'es quand se copan las doas esfèras. S'aquirissèm la meteissa informacion d'un tresen satellit notam que la nòva esfèra talha la circumferéncia anteriora en dos punchs. Un d'els se pòt exclure perque ofrís una posicion absurda. D'aquel biais ja auriam la posicion en 3-D. Pasmens, perque lo relòtge qu'incorporan los receptors GPS son pas sincronizat amb los relòtges atomics dels satellits GPS, los dos punchs determinats son necessaris. Amb l'informacion d'un quatren satellit, eliminam l'inconvenient del manca de sincronizacion entre los relòtges dels receptors GPS e los relòtges dels satellits. E es a aquel moment que lo receptor GPS pòt determinar una posicion 3-D exacta (latitud, longitud e altitud). Sens èsser sincronizats los relòtges entre lo receptor e los satellits, l'interseccion de las quatre esfèras amb per centre aqueles satellits es un pichon volum puslèu que d'èsser un punch. La correccion consistís a ajustar l'ora del receptor de biais que aquel volum se transforme en un punch.
Fiabilitat de las donadas A causa del caràcter militar del sistèma GPS, lo Departament de Defensa dels Estats Units d'America. Los Estats Units d'America se reservavan la possibilitat d'inclure un cert gra d'error aleatòri, que pòiriá variar de 15 a . La nomenada disponibilitat selectiva (S/A) foguèt abandonada lo 2 de mai de 2000. Pasmens s'a l'ora d'ara s'aplica pas mai aquela error inducha, la precision intrinsèca del sistèma GPS depèn del nombre de satellits visibles dins un moment e una posicion determinadas.
Amb un nombre elevat de satellits (7, 8 o 9 satellits captats), e s'aqueles tenon una geometria adequada, pòdon obtenir de precisions inferiora a 2,5 mètres 95% del temps. Se s'activa del sistema DGPS nomenat SBAS (WAAS-EGNOS-MSAS), la precision melhora seriá inferiòra a un mètre dins 97% dels cases. (Aquests sistemes SBS s'aplica pas en Sudamerica, perque aquela zona compta pas aquel tipe de satellits geoestacionaris)
Fonts d'error
thumb|Un exemple visual de la constellacion GPS en conjuncion amb la rotacion de la Tèrra. Rmarcatz cossí lo nombre de satellits visibles dins un determinat punch de la superfícia de la Tèrra, dins aquel exemple de 45 ° N, canbia amb lo temps.
La posicion calculada per un receptor GPS requerrís l'instant actual, la posicion del satellit e lo retard prés del senhal recebut. La precision es foncion de la posicion e del retard del senhal.
En introduisent lo retard, lo receptor compara una seriá de bits recebuda del satellit amb una version intèrna, mejans un motor de correlacion, cablat dins una piuse especializada. "Commission" U.S. International Trade Commission; Certain GPS Chips, Associated Software and Systems, and Products Containing Same, Inv. 337-TA-596 ; DIANE "made-in-china" made-in-china.com; GPS Chips: Gps Correlation Engine ( LS4000 ) made-in-china.com Quand se comparan los tèrmes de la seriá, electronicament se pòt menar la diferencia cap a 1% d'un temps BIT, o aproximavament 10 nanosegondas pel còdi C/A. Ara los senhals GPS se propagan a la velocitat de la lutz, que representa una error de 3 mètres. Aquela es l'error minima possible se s'utiliza pas que lo senhal GPS C/A.