Systém GPS je najznámejší zo satelitných navigačných systémov. Jeho pôvodný názov je NAVSTAR a jeho prevádzkovateľom je ministerstvo obrany USA. Ruský konkurenčný systém sa nazýva GLONAS, no tento nie je tak komerčne využívaný ako NAVSTAR. Systém GPS (NAVSTAR) slúži primárne pre vojenský sektor US, no jeho rozšírenie do civilného sektoru začalo prudko narastať.

Systém tvorí sústava 24 družíc, z ktorých je 21 aktívnych a 3 v zálohe na orbite pripravené na okamžité použitie. Ďalšie záložné družice sú na Zemi, schopné zaujať miesto na orbite do 2 dní. Družice obiehajú po kruhových dráhach vo výške 22 200 Km s obežnou dobou 11 h 58 min. Systém GPS nie je viazaný na určité územie. To znamená, že je prakticky využiteľný na akomkoľvek mieste na Zemi. Ako to celé funguje? Každá družica vysiela signál, ktorý je zachytený GPS prijímačom (užívateľ). V prijímači prebehne výpočet, na základe ktorého je zo zdrojových signálov družíc vypočítaná poloha stanoviska, na ktorom sa prijímač nachádza. Systém družíc je neustále v kontakte s pozemnými stanicami (je ich 5 rovnomerne rozložených na kontinentoch). Hlavné centrum systému sa nachádza v Colorado Springs v strážených podzemných krytoch.
Tu sa spracúvajú údaje o stave systému, ktoré družice vysielajú pozemným staniciam a tie ich následne posielajú do centra Colorado Springs. Vypočítajú sa inštrukcie pre systém a opravy v dráhach družíc. Tie sa následne pošlú pozemným staniciam a tieto ich následne vysielajú k družiciam. Samotné družice medzi sebou komunikujú a preto sa inštrukcie o dráhach (efemeridy) rýchlo aktualizujú na každej družici v celom systéme. Každá z družíc obsahuje okrem iného aj atómové hodiny a celý systém pracuje v presne koordinovanom systémovom čase. Družice typu BLOCK II majú elektroniku odolnú voči vyradeniu účinkom jadrových zbraní.
Čo prebieha v GPS prijímači? Je jedno či ide o GPS v autách, lodiach alebo len o turistický navigátor. Princíp je rovnaký, len presnosť rôzna (vysvetlené neskôr). Po aktivácii prístroja začne vyhľadávanie družíc. Ak zachytí signál prvej družice, začne prijímať navigačnú správu. Tá obsahuje údaje o presnom systémovom čase a o polohe všetkých ostatných družíc systému. Preto je aj vyhľadanie ostatných družíc nad horizontom pomerne rýchle. Teda prijímač má informácie o polohe (Xi, Yi, Zi) v určenom okamihu každej družice od ktorej začne prijímať signál. Ide vlastne o meranie vzdialeností medzi družicou a prístrojom. Vzdialenosť sa vypočíta z času medzi vyslaním signálu z družice a jeho zachytením v prijímači. Presnosť určenia vzdialenosti (a teda aj určenia polohy) družica - prijímač je teda závislá na presnosti merania času (preto sa používajú atómové hodiny). Poloha prijímača sa dá prakticky určiť s minimálnym počtom troch družíc (3 rovnice s troma neznámymi (Xi, Yi, Zi) - známe súradnice družíc vysielané každou z nich a (Xs, Ys, Zs) - neznáme súradnice stanoviska), ale takéto určenie je nepresné. Dôvod? Časové stupnice prijímača a systému GPS sú oproti sebe posunuté o hodnotu T. Ak túto hodnotu zahrnieme do rovníc, potrebujeme zistiť 4 neznáme hodnoty
a preto potrebujeme navyše aj signál štvrtej družice. Dostávame tak 4 rovnice so 4mi neznámymi (XYZ - poloha prijímača a T posun časových stupníc). V praxi je samozrejme k dispozícii súčasne viac družíc, prevažne okolo 10. Kvalita prístrojov sa posudzuje aj podľa počtu pásiem, teda signál koľkých družíc je schopný súčasne spracovávať. Dnes sú už bežné 12 pásmové prístroje (rezerva). Takže signál zo všetkých družíc je spracovaný v prijímači a následne je určená poloha prijímača-užívateľa v 3D. Poloha je určovaná v systéme WGS84 a následne je možná transformácia do ľubovoľných lokálnych súradnicových systémov. Názor, že prijímače GPS sa dajú centrálne lokalizovať (teda, že môže niekto monitorovať pohyb prijímača bez jeho vedomia) je nesprávny, pretože družice signál k prijímačom len vysielajú a nič od nich neprijímajú. Taktiež počet užívateľov nemá vplyv na zaťaženie systému , pretože je jedno či signál prijíma 1 prijímač alebo 1 000000 prijímačov. Iné to je samozrejme pri GSM lokalizácii kde ide o obojsmernú komunikáciu. Samotný systém GPS rozlišuje Autorizovaných a Neautorizovaných užívateľov. Je len logické, že neautorizovaným užívateľom (celý civilný sektor) nebude poskytnutá taká presnosť ako užívateľom autorizovaným (US armáda + zmluvní partneri). Ako funguje diferenciácia užívateľov? Každý prijímač (autorizovaný aj neautorizovaný) prijíma signál z družíc a navigačnú správu. Tieto údaje sú ale zámerne skreslené a teda aj výsledné určenie polohy je nepresné. V neautorizovanom sektore sa pri turistických navigátoroch zaručuje horizontálna presnosť s chybou do 100 m (v prípade bezpečnostných záujmov US sa môže presnosť zmenšiť). Je to dosť, ale na tento účel postačuje. V súčasnosti je presnosť vyššia kvôli zmenšeniu skresľovania signálu a novým metódam spracovania. Skreslený signál prijíma aj Autorizovaný prijímač, no tento obsahuje kryptografický kľúč, ktorým eliminuje skreslenia a dostáva sa tak k čistým dátam z družíc, z ktorých určuje presnejšiu polohu s chybou do 21 m. Keďže vlastníkom a prevádzkovateľom systému je US armáda, celý systém je podriadený jej záujmom. To znamená, že nemusí nikoho upozorňovať na náhle zmeny v konfigurácii družíc, či umelej degradácii signálu. Preto majú aj všetky dopravné lietadlá zákaz používať GPS ako primárny navigačný systém a môžu ho používať len ako doplnkové a orientačné zariadenie. Počas vojny v Perzskom Zálive boli dráhy družíc upravené vzhľadom k čo najhustejšiemu pokrytiu konfliktnej oblasti za účelom spresnenia navigácie pre nočné útoky. V našich zemepisných šírkach sa v tom období vykonávali pomerne ťažko presnejšie geodetické merania s aparatúrami GPS, pretože nad horizontom prelietavalo menej družíc. Počas Juhoslávskeho konfliktu, keď bolo zostrelené americké špionážne lietadlo bol systém GPS na dve hodiny umelo vyradený z činnosti, aby sa Americké vrtuľníky dostali skôr na miesto havárie než Juhoslávske jednotky. Kvôli podobným prípadom sa civilný sektor nemôže vždy stopercentne spoliehať na správnu funkčnosť. A práve preto sa vyvíjajú iniciatívy na zavedenie nového navigačného systému s družicami na nižších orbitálnych dráhach pre dosiahnutie vyššej presnosti.
Spomenutá pomerne malá presnosť pre neautorizovaných užívateľov sa dá čiastočne eliminovať pomocou DGPS - diferenciálneho GPS. Ide o jednoduchý princíp, ktorý sa používa aj pri presných geodetických meraniach, pri ktorých sa dá dosiahnuť presnosť určenia polohy až v mm (vzhľadom k veľkosti Zeme je to malý zázrak, no meranie na stanovisku trvá dosť dlho). Metóda vyžaduje dve GPS stanice, pričom jedna z nich je umiestnená na pevnom bode so zmámymi súradnicami a s druhou aparatúrou sa vykonávajú merania na určovaných bodoch. Pevná stanica sa napríklad nachádza na bode so známymi súradnicami (2D) X = 220,20 ; Y = 540,30 a nepretržite určuje svoju polohu, ktorá je vplyvom skreslenia signálu odlišná od skutočnej, napríklad Xs = 245,20 a Ys = 512,30. Zo známej a nameranej hodnoty sa pre príslušný čas určí vektor opravy a tento sa použije na opravu dát nameraných druhou aparatúrou, ktorá sa pohybovala v teréne. Tento princíp sa využíva aj pri spresnenej navigácii, keď na určitú oblasť pripadá pevná GPS aparatúra, ktorá neustále určuje vektor opráv a tento je následne vysielaný prostredníctvom rádiových vĺn do okolia. Príslušné GPS prijímače (napríklad v autách) tieto opravy zahŕňajú do procesov výpočtu polohy a dostanú tak presnejšie výsledky.
V predaji sú dve základné kategórie neautorizovaných GPS prístrojov : Geodetické a Navigačné Geodetické slúžia na presné určovanie polohy bodov na Zemi s presnosťou cm-mm (!) v závislosti od dĺžky merania na stanovisku. Ich cena sa pohybuje v násobkoch 100 000 Sk. Navigačné prístroje sa využívajú v lodiach, autách a ako turistické navigátory. Ich presnosť je závislá od možnosti prijímať signál DGPS a od počtu kanálov. Cena najlacnejších turistických navigátorov sa pohybuje od 7000 Sk vyššie. Cena prístrojov so zabudovanou digitálnou mapou je od 14 000 vyššie (u nás). Samozrejme cena je predovšetkým otázkou rozšírenosti a trendy ukazujú rast záujmu o tieto prístroje, takže ceny budú pravdepodobne klesať. Dôležité je vedieť, že používanie GPS systému nie je spoplatňované. Z každého predaného kusu GPS prijímača odvádza výrobca jednorazový poplatok prevádzkovateľovi systému.

Z tých lacnejších prístrojov sú v predaji :

Blazer 12	ColorTRAK	SP24XC Plus	eMAP Deluxe	GPS12 Map	eTrex Summit	GlobalNav 12	SP24 Plus	GPS III Plus

Display eMAP Deluxe :




Na trhu sú aj prijímače GPS kombinované s mobilnými telefónmi. Stále ale ide o určovanie polohy systémom GPS. Napríklad špedičné firmy majú v každom kamióne GPS prijímač a mobilný telefón (+ roaming). GPS prijímač určuje v určitých intervaloch polohu kamióna a súradnice sú pomocou mobilnej siete zaslané do dispečingu. Tam majú prehľad o všetkých svojich vozidlách. Jediné poplatky sú za posielanie SMS v medzinárodných sieťach GSM. Na trhu sú mobilné telefóny kombinované s GPS prijímačom. Ich veľkosť je len o niečo väčšia ako klasické prístroje GSM.





LBS lokalizácia pracuje na podobnom princípe ako lokalizácia GPS ale namiesto satelitov sa využívajú siete GSM/UMTS. Každý mobilný telefón v sieti je identifikovaný prostredníctvom čísla SIM karty. Vysielače si účastníkov siete odovzdávajú podľa intenzity signálu. To znamená, že sa dá určiť vysielač pod ktorý v danom okamihu spadá poloha každej aktívnej SIM karty v sieti. Samozrejme táto presnosť je nepostačujúca (vlastne sa ani o presnosti nedá hovoriť). Napriek tomu, že s mobilným telefónom komunikuje naraz len jeden (najbližší) vysielač, okolité vysielače sú väcšinou taktiež schopné uskutočniť minimum komunikácie (sieťové dáta). Podobne ako sa merajú vzdialenosti zo satelitu k prijímaču sa v sieti GSM určujú vzdialenosti od vysielača k mobilnému telefónu.

Presnosť určenia polohy je približne 100 m, no tá sa dá so špecializovaným software upresniť. Technológia LBS lokalizácie nie je podmienená prestavbou existujúcej siete.

Aké výhody má LBS lokalizácia oproti GPS? Pri systéme GPS je podmienkou určenia polohy priama viditeľnosť v smere prijímač-družica, čo je v mestách s vysokou zástavbou problém. Taktiež v budovách a podzemných garážach nie je možné systém GPS použiť. A práve tento problém rieši LBS lokalizácia, ktorá umožňuje lokalizáciu takmer všade, kde je k dispozícii signál GSM. Ideálny prípad je spojenie LBS a GPS lokalizácie. LBS- v mestách, GPS - v otvorenej krajine.

Oproti systému GPS, kde nikto okrem užívateľa nepozná jeho polohu, pri LBS lokalizácii sa táto poloha určuje na centrálnom serveri a teda vybraným ľuďom (správca sytému...) je prístupná poloha užívateľov siete s aktívnymi GSM telefónmi. Napríklad Americká firma CellPOINT umožňuje užívateľom siete povoliť zobrazovanie ich polohy cez internet. Po pripojení sa na stránku a zadaní čísla mobilu sa jeho poloha zobrazí na mape (samozrejme iba ak užívateľ telefónu povolil svoju lokalizáciu).

Je to len otázka niekoľkých rokov, kedy sa tieto služby začnú v plnom meradle využívať.

- vzájomná lokalizácia užívateľov siete spolu s plnografickými displejmi a zobrazením máp
- navigácia k hľadanej lokalite
- výmena polohových dát, lokalít a trás medzi užívateľmi GSM siete
- upozorňovanie formou SMS na udalosti v okolí (užívateľ sa prihlási do kategórie napr. zľavy na vybraný tovar a pri ceste okolo predajne mu mobil oznámi príslušnú akciu)


- EOP -