GPS je satelitski radionavigacijski sustav namijenjen globalnom pozicioniranju, razvijen i održavan od U.S. Department of Defence (DoD) (američko Ministarstvo obrane). GPS omogućuje korisnicima na moru, kopnu i u zraku određivanje 3D (trodimenzionalne, odnosno prostorne) pozicije, brzine i točnog vremena 24 sata dnevno bez obzira na atmosferske prilike, točnošću većom nego bilo koji radionavigacijski sustav do sada.

Izgradnja globalnog pozicijskog sustava počela je 1973. godine, a prvo lansiranje satelita uslijedilo je u veljači 1978. godine. Proširenje sustava uslijedilo je u veljači 1989. lansiranjem druge generacije satelita, a sustav je proglašen potpuno operativnim 17. srpnja 1995.

GPS sustav čine tri osnovna segmenta:
a) svemirski segment (24 satelita na visini od 20.200 km)
b) kontrolni segment (serija kontrolnih stanica širom svijeta i Springsu, California, USA)
c) korisnički segment (GPS prijamnik i antena)

GPS je primarno predviđen isključivo za vojnu uporabu, kasnije, odredbom američkog predsjednika Georgea Busha prilagođen i za civilnu uporabu. GPS je vlasništvo američke vlade koja taj sustav razvija i održava još od kraja 70-ih godina prošlog stoljeća, a korištenje njegovih signala je sasvim besplatno. Sastoji se od 24 satelita (od toga 3 pričuvna) koji dvaput dnevno kruže oko zemaljske kugle na visini od oko 20 km, svake sekunde odašiljući (na frekvenciji od 1575 MHz, čitati: megaherca) 24 sata dnevno signale o svojim pozicijama. Svaki satelit ima ugrađen atomski sat koji ima maksimalno odstupanje od 1 sekunde svakih 70.000 godina.

Kako GPS prijamnik računa poziciju

GPS sateliti odašilju, a GPS uređaj prima kodirane signale koji bi izgledali nešto kao “Ja sam satelit taj-i-taj, moja pozicija je ta-i-ta, a ovaj signal je odaslan točno u toliko-i-toliko sati”. Kalkulacijom najmanje triju takvih signala, s tri različita satelita, GPS uređaj može izračunati trenutnu poziciju (latitudu i longitudu, geografsku visinu i širinu). Što je više satelita, to je veća točnost, a sa signalima četiriju satelita može se izračunati i (nadmorska) visina – doduše s nešto većim odstupanjem. Moderni GPS uređaji zadnje generacije mogu primati signale i do 12 satelita u isto vrijeme, što je i (recimo) teoretski maksimum što se može vidjeti s neke točke na zemaljskoj kugli. U pravilu se u svakom trenutku mogu uhvatiti signali s najmanje 8 satelita.

Pokrivenost signalom cijele Zemlje

Naime, primanje signala je uvjetovano i vizualnim kontaktom s nebom iznad (antene) uređaja. Loše vrijeme (oblaci i magla) nešto utječu na kvalitetu prijama, dok je npr. krov automobila za ručne modele nepremostiva prepreka, tako da uređaj mora biti blizu vjetrobrana ukoliko se ne koristi vanjska antena na krovu automobila. Također, visoke zgrade, brda, visoko drveće i usjekline bitno utječu na signal i točnost računanja trenutne pozicije. U tim situacijama uređaj “vidi” samo satelite iznad sebe, a ne i one sa strane, a to bitno utječe na točnost kalkulacije.

Dakle, određivanje pozicije točke najjednostavniji je način korištenja GPS sustava. Za određivanje trodomenzionalnih koordinata (geografske duljine, širine i visine) prijamnika potrebni su podaci najmanje triju satelita te podaci još jednog satelita radi korekcije sata.

Jednostavnije rečeno, ako se zamisli da udaljenost između satelita i GPS prijamnika predstavlja radijus kugle opisane oko istog satelita, presjek takve tri kugle jednoznačno određuje nepoznatu poziciju.

Uporaba GPS-a

Razvoj općesvjetskoga, globalnoga  satelitskog sustava za određivanje pozicije – GPS-a, prihvaćen je ne samo u navigaciji   nego   i   u raznim geoznanostima kao i svim granama prometa. Mogućnost izračunavanja koordinata 24sata dnevno bez obzira na meteorološke prilike vrlo brzo su  GPS prijamnike učinile korisnim i općeprihvaćenim terenskim instrumentom.

Uporaba GPS prijamnika sve je češća, a iznenađuje raznolikost zadataka za koje taj sustav daje pouzdane rezultate. Danas GPS prijamnike, osim za vojne potrebe, što je bio izvorni povod izrade sustava, koriste geodeti, šumari, geolozi, geofizičari, geografi, hidrografi, agronomi, ukratko sve struke kojima je neophodan terenski rad.

Osim stručne i profesionalne uporabe u raznim znanostima, GPS se uvelike primjenjuje i u svakidašnjem civilnom životu – razni oblici transporta (kamionom, brodom i zrakoplovom), sport (nautika, padobranstvo, planinarenje,…), pa sve do ugrađivanja GPS-a, kao sustava za navigaciju, u osobne automobile.

Sve brže širenje uporabe GPS-a prati i stalni razvoj prijamnika. Oni postaju sve manji, brži, pouzdaniji i jeftiniji, potencirajući time svoje korištenje. Današnji ručni GPS prijamnici veličine mobilnog telefona posjeduju mogućnost simultanog praćenja do 12 satelita omogućavajući time rad i u područjima slabijeg prijama signala, primjerice u šumi, uskim kanjonima ili ulicama. Takvi uređaji prvu poziciju izračunavaju za svega 1-2 minute, a zatim svake sekunde daju novoizračunate koordinate. Osim pozicije, GPS prijamnik računa i brzinu (maksimalna, trenutna i srednja brzina) i smjer kretanja. Skoro svi ručni uređaji omogućuju pohranu od 500 i više točaka s geografskom koordinatom, vremenom pohrane podatka i komentarom (kuća, most, potok, i dr.) te 20-ak ruta od 30 točaka. Pohranjene točke mogu se putem kabla prebaciti u računalo za kasniju obradu. Naravno, pritom treba uvijek imati na umu u koju svrhu trebamo te podatke.

Noviji ručni GPS uređaji imaju ugrađen i zemljovid određenog područja (eMAP, GPS III Plus, Street Pilot, itd.). Ti prikazi mogu varirati od jednostavne predodžbe okoline, koja služi kao pripomoć u orijentaciji, do vrlo detaljnog predočavanja ulica u gradovima ili obale sa simbolima svjetionika, kabela, marina, sidrišta i si. Sve češće se u takvim prijamnicima nalaze i baze podataka gradova, mjesta, ulica, muzeja, bolnica, restorana, itd. svrstane po određenoj tematici.

Služiti se takvim uređajem jednostavno je i gotovo automatizirano.
Nakon uključivanja i prijama signala s četiri neophodna satelita uređaj računa prvu poziciju (FIX) nakon čega je moguće kretati se po zamišljenoj ili planiranoj ruti.

Uporaba GPS-a ne završava samo određivanjem nekog stajališta. Ovisno o uređaju, tražena točka može se odrediti i pronaći sutra ili za 10 godina s pouzdanošću od 10 m. Potrebno je samo upisati tražene koordinate i pokrenuti funkciju navođenja. Tog trenutka GPS prijamnik počinje strelicom usmjeravati prema traženoj točki istovremeno računajući preostalu udaljenost.

Moderni GPS uređaji detaljno podržavaju područja u Republici Hrvatskoj

Sve češća je uporaba navigacijsko-informacijskog sustava u vozilu, koji se sastoji od integracije GPS uređaja i DVD uređaja. Za određeno geografsko područje (Europa, Sj. Amerika, itd.) postoje multimedijalni CD-ovi koji sadrže detaljne karte i razne informacije (o servisnim službama, bolnicama, hotelima, parkiralištima, muzejima, priredbama, itd.). Korištenjem takvog programa, odnosno CD-a dobivaju se slikovne i govorne informacije, a koje su trenutno aktualne, određuje se temeljem određivanja pozicije vozila preko GPS uređaja (taj GPS nema zaslonski prikaz). Korisnik na zaslonu ili pomoću funkcijskih tipki određuje koje informacije želi vidjeti i čuti, odabire cilj puta, a program mu daje podatke kako da dođe do tog cilja. Treba istaknuti da informacije koje se dobivaju ne sadrže podatke o trenutnoj situaciji na prometnicama (zakrčenosti, radovima, zatvorenosti nekih pravaca i sl., takve informacije dobivaju se preko GSM mreže) ili ima li mjesta na određenom parkiralištu i radi li neka servisna služba.

Programi koji se koriste u navedene svrhe su mnogobrojni a u novije vrijeme sve više proizvođača ima programe s kartama i Republike Hrvatske.