1. System GPS składa się z 3 segmentów:

1. Segmentu kosmicznego;

2. Segmentu kontroli;

3. Segmentu użytkownika;

Ad. a.

Na segment kosmiczny składają się 24 satelity rozmieszczone na 6 stałych orbitach kołowych ( 4 satelity na każdej) w odległości 201062,61 km nad równikiem. Orbity satelitów są rozłożone równomiernie wzdłuż równika co 60 stopni dł. Geograficznej i nachylone do płaszczyzny równikowej pod kątem 55 stopni. Czas obiegu orbity wynosi niecałe 12 godzin ( 11 godz. 57 min. 27 s.) Taka konfiguracja pozwala na odbiór sygnału od 5 do 12 satelitów z każdego punktu globu, a prawdopodobieństwo dostępności co najmniej 5 z nich w dowolnym punkcie Ziemi wynosi 0.9996.

Ad.b.

Segment kontroli to system 5 stacji monitorujących ( Hawaje, atol Kwajalein na Oceanie Spokojnym, Wyspa Wniebowstąpienia, wyspa Diego Garcia, Colorado Springs) i główne centrum kontroli (MCS – Master Control Station) w bazie lotniczej Falcon w Colorado Springs. Stacje mają za zadanie przede wszystkim kontrolować i korygować sygnały zegarów atomowych zamieszczanych na satelitach.

Ad.c.

Segment użytkownika tworzą różnego rodzaju odbiorniki, które przetwarzają sygnały z satelity na trójwymiarowe współrzędne położenia. Na podstawie bieżącej analizy położenia obliczają również prędkość i czas poruszania się, pokonaną różnicę wysokości itp. Sposób prezentacji oraz dokładność zależą od przeznaczenia i rodzaju odbironika. Ogólnie mówiąc odbiorniki służą do odbioru oraz przetwarzania sygnału i dekodowania informacji.

2.

Łańcuch LORAN-C ma jedną stację główną oznaczoną jako M (master) i kilka stacji podległych, oznaczanych W, X, Y, Z. Nadajniki mogą być różnej mocy od 200 kW do 2 MW i spełniać podwójną funkcje: pojedyncza stacja może być stacją główną w jednym łańcuchu i jednocześnie podrzędną w innym.

Stacja główna nadaje paczki składające się z 9 impulsów. Pierwsze osiem co 1 ms, dziewiąty 2 ms później – taka sekwencja odróżnia sygnał stacji głównej od stacji podrzędnej. Kiedy pierwsza stacja podrzędna odbierze sygnał stacji głównej, nadaje swój i tak do końca łańcucha. Następnie stacja główna zaczyna kolejną sekwencję.

LORAN-C został oddany do użytku w 1957 roku, a w roku 1974 zastąpił system LORAN-A.

3. Sygnał GPS zawiera w sobie informację o układzie satelitów na niebie (tzw. almanach) oraz informację o ich teoretycznej drodze oraz odchyleń od niej (tzw. efemeryda).

4. Stacje emitują dwa typy sygnałów, różniące się wartościami częstotliwości powtarzania. Sygnał typu C ma 33,3 Hz, 25 Hz i 20 Hz, natomiast sygnał Cs 16,66 Hz, 12,5 Hz i 10 Hz. LORAN C pracuje na jednym kanale o częstotliwości 100 kHz. Dokładność wyznaczania położenia wynosi 50 m przy odbiorze fali przyziemnej i zasięgu do 1100 km, około 500 m przy fali odbitej od jonosfery i zasięgu 2500 km.

1. Wysokość topocentryczna satelitów: Określa ona minimalną wysokość nad horyzontem satelity, z którego sygnał zostanie użyty do wyznaczenia pozycji. Większość odbiorników ma tę wielkość ustaloną na stałe i wynosi ona przeważnie 5o. W odbiornikach bardziej zaawansowanych istnieje możliwość ustawiania tej wysokości w skali od 5o do 15o w celu uzyskania większej dokładności wyznaczanej pozycji. Natomiast urządzenia profesjonalne mają możliwość regulacji od 0o do 45o. Zwiększanie kąta powoduje uzyskanie większej dokładności wyznaczanej pozycji, ale odbywa się to za cenę spadku ilości widocznych satelitów nawet poniżej wymaganego minimum.

2. Azymut:  kąt zawarty między północną częścią południka odniesienia a danym kierunkiem poziomym. Wartość azymutu liczy się zgodnie z ruchem wskazówek zegara i wyraża w mierze kątowej, najczęściej w stopniach. Azymut może służyć do orientacji w terenie i do orientowania pomiarów geodezyjnych.

W zależności od przyjętego południka odniesienia wyróżnia się:

• azymut magnetyczny

• azymut geograficzny

• azymut kartograficzny

• azymut topograficzny

Różnicę między azymutem geograficznym a azymutem magnetycznym (czyli azymut geograficzny kierunku północy magnetycznej) nazywa się deklinacją magnetyczną albo zboczeniem magnetycznym. Różnica między azymutem geograficznym a azymutem kartograficznym to zbieżność południków.

1. SNR: Stosunek sygnału do szumu (SNR, ang. signal-to-noise ratio) – stosunek sygnału (użytecznego) do szumu we wszelkich urządzeniach elektronicznych oraz w telekomunikacji analogowej i cyfrowej. Określa wartość (wyrażoną najczęściej w dB) mocy sygnału użytecznego w zadanym paśmie częstotliwościowym do mocy szumów w tym samym paśmie częstotliwościowym.

SNR dla różnych systemów modulacji:

Modulacja amplitudowa (AM)

Stosunek sygnału do szumu dla kanału jest dany przez:

gdzie:

• W - szerokość wiązki

•  - indeks modulacji

Wyjściowy stosunek sygnału do szumu (odbiornika AM) jest dany:

Modulacja częstotliwościowa

Stosunek sygnału do szumu dla kanału jest dany przez:

Wyjściowy stosunek sygnału do szumu (odbiornika FM) jest dany:

gdzie:

• W - szerokość kanału (w Hz)

•  - amplituda

1. Błąd cyklu: Kiedy odbiornik znajduje się na granicy zasięgu stacji nadawczych lub jeżeli poziom szumów jest wysoki mogą wystąpić błędy cyklu, tzn. przyjęcie przez odbiornik (bez informowania użytkownika) za punkt odniesienia drugi lub czwarty , a nie trzeci cykl fali nośnej, co prowadzi do zwiększenia o 10 mikrosekund błędu różnicy czasu mierzonej w odbiorniku, a tym samym zwiększeniu błędu określenia pozycji.

2. DOP „Dilutions of precision” (DOP) są współczynnikami geometrycznymi

dokładności spodziewanych wyników pozycji w odbiorniku GPS. Wartość

tych współczynników jest uzależniona od wzajemnych położeń na orbicie

satelitów, których sygnał wykorzystywany jest do pozycjonowania, czyli

od geometrii ich konfiguracji.

Wartość któregoś z parametrów równa 0 oznacza, że w danej chwili pomiar pozycji jest niemożliwy ze względu na zakłócenia, słaby sygnał z satelitów, zbyt małą liczbę widocznych satelitów itp. Im mniejsza jest wartość tego parametru (ale większa od zera) tym pomiar jest dokładniejszy. Przyjmuje się następujące umowne opisy jakości sygnału w zależności od wartości DOP:

DOP	opis
1	idealny
2 - 3	znakomity
4 - 6	dobry
7 - 8	umiarkowany
9 - 20	słaby
> 20	zły