Het GPS systeem bestaat - naast de GPS ontvanger - uit 24 satellieten die in een nauwkeurig gecontroleerde baan om de aarde draaien. Deze verzameling satellieten wordt ook wel het space segment genoemd.

Om die satellieten in hun nauwkeurige baan rond de aarde te houden zijn op de aarde een aantal grondstations ingericht. Deze worden samen het earth segment genoemd.

Van de 24 GPS-satellieten zijn er steeds 21 actief, de andere zijn reserve-satellieten die onmiddellijk ingezet kunnen worden wanneer er iets mis is met een van de actieve satellieten.

De banen van de satellieten zijn zo gekozen dat er op een willekeurige plek op de aardbol altijd minstens vijf boven de horizon zijn, zodat je GPS ontvanger ze "ziet".

De GPS kan je geografische positie op zeeniveau berekenen uit twee sets gegevens:

1. de afstand tot minstens drie satellieten.
2. de positie van die drie satellieten

Wil je behalve je geografische positie ook nog weten op welke hoogte boven het zeeoppervlak je bent, bijvoorbeeld op een berg of in een vliegtuig, dan moet de afstand tot minstens vier satellieten bepaald worden.

Hoe je GPS de afstand tot de satellieten bepaalt en hoe de GPS "weet" waar de satellieten zich bevinden is op de volgende pagina beschreven, neem voor nu gewoon even aan dat dat kan.


De GPS berekent je positie als volgt. Stel dat de GPS de afstand tot een satelliet weet, en dat deze 20.000 kilometer is. Met deze kennis kan de GPS de mogelijke plekken in het heelal waar je je zou kunnen bevinden al meteen reduceren. Teken in gedachten maar eens een bol rondom de satelliet, met een straal van 20.000 kilometer. Ergens op het oppervlak van die bol bevind je je.


Stel dat de GPS ook vaststelt dat je je op 24.000 km van een andere satelliet bevindt. Je bent dus ook ergens op een bol-oppervlak rondom de tweede satelliet, dus op de snijlijn van die twee bollen. De snijlijn van twee bol-oppervlakken is een ring. Met twee metingen zijn nu de mogelijke plekken waar je zou kunnen zijn teruggebracht tot "ergens op de ring" die het snijvlak is van de twee bollen rondom de satellieten.


Als de GPS tenslotte de afstand tot een derde satelliet op 21.000 kilometer bepaalt, dan zijn er nog maar twee plaatsen waar je kunt zijn, namelijk de twee plaatsen waar de ring snijdt met de derde bol. Eigenlijk weet de GPS nu dus nog niet precies waar je bent, want er zijn nog twee mogelijke plaatsen over. Maar als we aannemen dat je je ongeveer op zeeniveau bevindt dan kunnen we van die twee plaatsen meestal er een verwerpen als "onmogelijk".

Wil je ook nog je hoogte weten dan is nog een vierde meting nodig, want de GPS kan er dan niet meer vanuit gaan dat je je op zee-niveau bevindt.



Samengevat:

1. De GPS bepaalt je geografische positie op zeeniveau door het meten van de afstand tot minstens drie satellieten.
2. Voor het bepalen van de hoogte waarop je je bevindt zijn vier satellieten nodig