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Ein operativer Teil des Satellitennavigationssystems GPS. Es umfasst die Endgeräte, d.h. die Gesamtheit der GPS-Empfänger, die aus den vom Satelliten ausgestrahlten Signalen (Bahndaten, Uhrzeit, Zahlensequenz) ständig und an jedem Ort ihre momentane Position errechnen.
Der GPS-Empfänger empfängt von mehreren Satelliten Daten zur jeweiligen Orbitalbahn, die präzise Uhrzeit sowie eine periodisch sich wiederholende Zahlensequenz. Der Empfänger ermittelt hieraus die Laufzeit, die das Signal vom Satelliten zum Empfänger benötigt. Hierfür wird die empfangene Zahlensequenz des Satelliten mit der im GPS-Empfänger ebenfalls synchron zum Satelliten ablaufenden Zahlensequenz verglichen. Aus der Ermittlung des Laufzeitunterschieds zwischen empfangener Sequenz und der im Empfänger laufenden Sequenz ergibt sich die Laufzeit des Signals. Aus der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit (etwa 300 m/µs) und der ermittelten Laufzeit des Signals lässt sich die Entfernung zum Satelliten berechnen:
Aus der ermittelten Entfernung ergibt sich eine Kugel im Raum, in deren Mittelpunkt sich der Satellit befindet. Irgendwo auf der Kugeloberfläche befindet sich der GPS-Empfänger. Beim Empfang eines zweiten Satellitensignals lässt sich die Position weiter eingrenzen: Sie muss sich in der Schnittmenge beider Kugeloberflächen befinden, d.h. auf einem Kreis. Beim Empfang eines dritten Satellitensignals lässt sich die Position auf die Schnittpunkte dieses Kreises mit der dritten Kugeloberfläche sehr stark eingrenzen: In der Regel sind das nur zwei Punkte, die weit auseinander liegen und von denen nur einer sich auf der Erdoberfläche befindet. Oft benötigt man das Signal eines vierten Satelliten als Zeitbasis, weil die Uhr eines kostengünstigen Empfängers meistens zu ungenau ist. Siehe User clock bias. Die Genauigkeit der ermittelten Position hängt also maßgeblich von der Anzahl und der momentanen Position der zur Verfügung stehenden Satelliten ab. Es sollte ungehinderter »Sichtkontakt« zum Satelliten bestehen. Die Funkwellen durchdringen zwar dünne Hindernisse wie Glas, Textilien oder Blätter, Gebäude dämpfen sie aber zu stark.
Wenn die Satelliten (aus der Sicht des Empfängers) dicht beieinander liegen oder gar auf einer Linie, so ist eine Positionsbestimmung sehr ungenau oder unmöglich. Auch wenn das GPS-Gerät die empfangenen Signale bei ungünstiger Konstellation gerade noch nutzen kann, ist dann doch leicht ein Fehler von mehreren 100 m möglich.
Der GPS-Empfänger empfängt von mehreren Satelliten Daten zur jeweiligen Orbitalbahn, die präzise Uhrzeit sowie eine periodisch sich wiederholende Zahlensequenz. Der Empfänger ermittelt hieraus die Laufzeit, die das Signal vom Satelliten zum Empfänger benötigt. Hierfür wird die empfangene Zahlensequenz des Satelliten mit der im GPS-Empfänger ebenfalls synchron zum Satelliten ablaufenden Zahlensequenz verglichen. Aus der Ermittlung des Laufzeitunterschieds zwischen empfangener Sequenz und der im Empfänger laufenden Sequenz ergibt sich die Laufzeit des Signals. Aus der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit (etwa 300 m/µs) und der ermittelten Laufzeit des Signals lässt sich die Entfernung zum Satelliten berechnen:
Aus der ermittelten Entfernung ergibt sich eine Kugel im Raum, in deren Mittelpunkt sich der Satellit befindet. Irgendwo auf der Kugeloberfläche befindet sich der GPS-Empfänger. Beim Empfang eines zweiten Satellitensignals lässt sich die Position weiter eingrenzen: Sie muss sich in der Schnittmenge beider Kugeloberflächen befinden, d.h. auf einem Kreis. Beim Empfang eines dritten Satellitensignals lässt sich die Position auf die Schnittpunkte dieses Kreises mit der dritten Kugeloberfläche sehr stark eingrenzen: In der Regel sind das nur zwei Punkte, die weit auseinander liegen und von denen nur einer sich auf der Erdoberfläche befindet. Oft benötigt man das Signal eines vierten Satelliten als Zeitbasis, weil die Uhr eines kostengünstigen Empfängers meistens zu ungenau ist. Siehe User clock bias. Die Genauigkeit der ermittelten Position hängt also maßgeblich von der Anzahl und der momentanen Position der zur Verfügung stehenden Satelliten ab. Es sollte ungehinderter »Sichtkontakt« zum Satelliten bestehen. Die Funkwellen durchdringen zwar dünne Hindernisse wie Glas, Textilien oder Blätter, Gebäude dämpfen sie aber zu stark.
Wenn die Satelliten (aus der Sicht des Empfängers) dicht beieinander liegen oder gar auf einer Linie, so ist eine Positionsbestimmung sehr ungenau oder unmöglich. Auch wenn das GPS-Gerät die empfangenen Signale bei ungünstiger Konstellation gerade noch nutzen kann, ist dann doch leicht ein Fehler von mehreren 100 m möglich.