Segmento spaziale

Il segmento spaziale è costituito da 24 satelliti, di cui quattro latenti, in orbita pressoché circolare intorno alla Terra ad altezza di circa 20200 km. Il periodo orbitale di ogni satellite è di 12 ore siderali (11 ore e 56 minuti locali). La velocità di spostamento rispetto al suolo terrestre è di 3000 km/h, mentre la velocità relativa riferita al piano dell'orbita è di 11000 km/h. Ogni satellite ha una vita media prevista di circa 7 anni e mezzo.
Costellazione GPS

L'attrazione gravitazionale della Luna, le lievi irregolarità della Terra (che sappiamo non essere perfettamente sferica, bensì di forma geoidale) e altri influssi minori possono comportare lievi discrepanze fra l'orbita pianificata e quella reale, tali da compromettere l'equilibrio su cui si basa il funzionamento del GPS. Per questo motivo i sei piani orbitali della costellazione sono costantemente monitorati da un bureau tecnico in seno al Dipartimento della Difesa U.S.A., allo scopo di assicurarne la precisione centimetrica. Altri centri di controllo a terra curano invece essenzialmente i sincronismi temporali e i parametri di navigazione detti "Almanac", la cui precisione nell'ordine dei miliardesimi di secondo è uno dei fattori chiave alla base del funzionamento del sistema. Ogni satellite porta a bordo orologi atomici (Cesio e Rubidio) per garantire un costante e stabile riferimento temporale. La costellazione, ormai completa, permette la visibilità di almeno 4 satelliti (ma più spesso da 6 a 8) in qualunque luogo e ora, a partire da un'elevazione di 15° sull'orizzonte, requisiti fondamentali per il posizionamento. Qualsiasi ricevitore GPS è in grado di ricevere ed elaborare contemporaneamente le trasmissioni radio di più satelliti, riconoscendone gli estremi identificativi e calcolando la distanza in linea ottica che lo separa da questi partendo dalle informazioni ricevute. Il ricevitore GPS, una volta individuati sia i punti di partenza delle rette virtuali cielo-terra che la loro lunghezza, procederà ad effettuare gli opportuni calcoli per far convergere tali rette in un vertice; allo scopo viene generata virtualmente una sorta di piramide irregolare ribaltata la cui base si sviluppa fra i vari satelliti e il cui vertice è sempre rivolto verso la Terra: in pratica il vertice è il punto di convergenza di un solido geometrico che corrisponde alla posizione terrestre del ricevitore GPS.
GPS: calcolo posizione

«Quando un navigatore satellitare prega si rivolge verso il deserto, in ginocchio sotto ad un neon rosso lampeggiante». Anonimo