GPS toegelicht

Hoe werkt GPS?

GPS is een constellatie van 27 satellieten op zonne-energie die zich op een hoogte van ongeveer 20.000 kilometer in nagenoeg ronde banen om de aarde bewegen. De banen zijn zo geformeerd dat u vanaf elk punt op aarde minimaal vier van de 24 operationele satellieten kunt "zien". Drie van de 27 satellieten die momenteel rond de aarde draaien, dienen als reserve. Indien een van de andere satellieten defect raakt, wordt op een van deze drie overgeschakeld.

Elke satelliet zendt een elektromagnetisch signaal, een bundel microgolven, uit dat kan worden opgevangen door iedereen met een ontvanger.  Een GPS-ontvanger pikt daarom signalen op van vier satellieten. De ingebouwde computer bepaalt aan de hand van deze signalen de exacte afstand tot elk van de vier satellieten en berekent op basis van deze afstanden uw exacte positie op aarde tot op enkele meters nauwkeurig.

In feite zijn de signalen van slechts drie satellieten voldoende om dit trilaterale proces uit te voeren; uw positie op aarde wordt berekend op basis van uw afstand tot drie satellieten. Het signaal van de vierde satelliet is overbodig en bevestigt het resultaat van de aanvankelijke berekening. Als de positie die is berekend op basis van de afstand tot de satellieten A-B-C niet overeenkomt met de berekening op basis van A-B-D, worden andere combinaties getest totdat de uitkomst consistent is.

Het proces van het meten van de afstand tussen satelliet en GPS-ontvanger is gebaseerd op periodieke signalen. De satellieten beginnen bijvoorbeeld om precies 16.45 uur hun signaal uit te zenden. De GPS-ontvanger begint om 16.45 uur plaatselijke tijd dezelfde willekeurige schakeling uit te voeren, maar zendt deze niet uit. Wanneer de ontvanger het signaal van de verschillende satellieten opvangt, is er sprake van een vertraging omdat de microgolven er een fractie van een seconde over doen om zich met de snelheid van het licht van de satelliet naar de ontvanger te verplaatsen. Deze vertraging wordt eenvoudig omgezet in afstand tot elke satelliet. Aan de hand van de kleine verschillen tussen de signalen van elke satelliet wordt de positie van de ontvanger berekend.