Podręcznik

System określania położenia obiektu na globie ziemskim w oparciu o pomiary położenia tego obiektu w stosunku do kilku satelitów nazywany jest nawigacyjnym systemem satelitarnym, często systemem GPS od ang. Global Positioning System. Istotą systemu jest układ dobranej liczby satelitów krążących na wysokich orbitach wyposażonych w układy nadawczo-odbiorcze pracujące w pasmach mikrofalowych. Pierwotnym wzorcem system jest precyzyjny pomiar czasu oparty na wzorcach atomowych oraz znana prędkość rozchodzenia się światła. Satelity komunikują się z naziemnymi stacjami o znanej lokalizacji. Tym sposobem położenie satelitów jest znane w każdym momencie. Obserwator wysyła i otrzymuje informacje od kilku satelitów znajdujących się w obszarze obserwacji i na tej podstawie drogą obliczeń ustala swoje położenia.

Na rys.7.26 pokazano sposób ustalenia pozycji obserwatora przez zmierzenie odległości od dwu satelitów. Problem jest dwuwymiarowy, gdyż położenia satelitów i obserwatora jednoznacznie wyznaczają płaszczyznę.
 

Rys.7.26. Dwie podstawowe konfiguracje odbiornika O poszukującego swojego położenia w stosunku satelitów; problem dwuwymiarowy.

Jak widać okręgi przecinają się w 2 punktach, z których jeden leży na powierzchni Ziemi. Aby zwiększyć dokładność pomiaru obserwator wyznacza odległości od 4 satelitów i jego położenie zostaje wyznaczone jako wspólny punkt 4. sfer. 
Jak obliczyć odległość obserwatora od satelity i prędkość poruszania się satelity względem niego? W wielkim skrócie procedura pomiarowa jest następująca:

• Satelita wysyła wiadomość o swojej pozycji w czasie t₁.
• Obserwator odbiera informację w czasie t₂.
• Odległość między nimi obliczana jest jako(t₂-t₁)c, gdzie c jest prędkością światła.
• Takie same procedury ustalają odległość obserwatora od innych satelitów.
• Teraz w oparciu o zależności trygonometryczne określane jest położenie obserwatora.
• Prędkość satelity względem obserwatora może być wyznaczona w oparciu o pomiar doplerowskiego przesunięcia częstotliwości.
• Można także dokonać kolejnego pomiaru odległości, która zmieni się o $\Delta$s po czasie $\Delta$t, a wtedy prędkość obliczona zostaje ze wzoru: $\Delta$s/$\Delta$t.

Oto w największym skrócie zasada pomiaru położenia obserwatora, którym może być samochód, samolot, czy też statek na morzu.