NAVSTAR GPS składa się z trzech modułów:
1 - segment kosmiczny – 27 satelitów okołobiegunowych
2 - segment kontroli – bazy naziemne
3 - segment użytkownika – odbiorniki GPS
Segment kosmiczny to 24 podstawowe satelity i 3 aktywne zapasowe. Satelity krążą po 6 orbitach kołowych w odległości od Ziemi około 20200 km. Czas obiegu satelitów to połowa doby gwiazdowej (różnica około 4 min w stosunku do słonecznej).
Na segment kontroli skłądają się:
Główna Stacja Nadzoru (MCS) w bazie sił powietrznych Falcon w Colorado Springs.
Stacje monitorujące na Hawajach, w Kwajalein, Diego Garcia i Ascesion.
Dane ze stacji monitorujących przesyłane są do MCS gdzie wyznaczane są efemerydy satelitów i parametry ich zegarów. MCS okresowo przesyła satelitom efemerydy i poprawki zegara w celu ich retransmisji w depeszy nawigacyjnej.
Segment użytkownika:
Wojskowe i cywilne odbiorniki GPS do odbioru, dekodowania i przetwarzania sygnału GPS:
- nawigacja
- wyznaczanie pozycji
- transfer czasu
- pomiary geodezyjne
Każdy satelita NAVSTAR wysyła dwie zakodowane fale nośne:
L1 - 1575 MHz, 19,05 cm
L2 - 1227,60 MHZ, 24,45 cm
Na sygnał nakłąda się kodowanie wiadomości – sygnał pseudolosowy PRN.
Stosuje się 2 kody binarne:
1 - C/A - cywilny
2 - P - dla zastosowań wojskowcyh.
Każdy satelita ma swój własny kod C/A. Odbiornik GPS generuje replikę kodu w celu porównania go z kodem odbieranym z satelity.
Depesza nawigacyjna czyli sygnał kodowany zawiera:
- pozycję satelity
- parametry zegara satelity
- stan atmosfery potrzebny do obliczenia korekcji przebiegu sygnału
- stan „zdrowia” czyli sprawność satelity.
Odebranie całej depeszy zajmuje 12,5 minuty przy prędkości przesyłu danych – 50 bit/s.
Pomiar GPS, jak każdy pomiar, obarczony jest błędem. Błąd ten zależy od:
- błędu wzajemnego ułożenia satelitów
- błędu refrakcji jonosferycznej
- błędu refrakcji troposferycznej
- błędu efemeryd
- efektów relatywistycznych
- błędu zegara satelity
- błędu wielotorowości
- oszacowania dokładności w odbiorniku
