جی پی اس چیست و چگونه کار می کند ؟

جي پي اس چيست و چگونه کار مي کند ؟
جي‌پي‌اس يا سيستم موقعيت‌ياب جهاني (Global Positioning Systems)، يک سيستم راهبري و مسيريابي ماهواره‌اي است که از شبکه‌اي با حداقل ۲۴ ماهواره تشکيل شده است. اين ماهواره‌ها به سفارش وزارت دفاع ايالات متحده ساخته و در مدار زمين قرار داده شده‌اند. جي‌پي‌اس در ابتدا براي مصارف نظامي تهيه شد ولي از سال ۱۹۸۰ استفاده عمومي آن آزاد و آغاز شد.

خدمات اين مجموعه در هر شرايط آب و هوايي و در هر نقطه از کره زمين در تمام شبانه‌روز در دسترس است و استفاده از آن رايگان است.
علاوه بر جي‌پي‌اس، دو سيستم کمابيش مشابه ديگر نيز وجود دارد: سيستم گلوناس که دولت شوروي ساخته و اکنون به‌دست کشور روسيه اداره مي‌شود و سيستم گاليله که کشورهاي اروپائي آن را براي وابسته نبودن به سيستم آمريکائي جي‌پي‌اس ساخته اند.
قطب نماهايي که با نيروي مغناطيسي زمين جهت يابي مي‌‌کنند، به تدريج جاي خود را به گيرنده‌هاي جي‌پي‌اس خواهند داد؛ جي‌پي‌اس، سامانه‌اي است که به کمک گروهي از ماهواره‌ها جهت يابي مي‌‌کند. ماهواره‌هايي که هرکدام در مدارهاي خود به دور زمين در گردشند؛ اين ماهواره‌ها با ايستگاه‌هاي ويژه‌اي بر روي زمين در تماس اند و همواره موقعيت آن‌ها در فضا مشخص است. دستگاه گيرندهٔ جي‌پي‌اس شما، با ارتباط با تعدادي از اين ماهواره ها، فاصلهٔ شمارا تا آن‌ها تعين مي‌‌کند و سپس موقعيت دقيق شما روي زمين بدست مي‌‌آيد.
در واقع اساس کار اين سامانه، فرستادن سيگنال‌هاي راديويي با فرکانس بالا و به طور پيوسته است که زمان و مکان ماهواره را نسبت به زمين مشخص مي‌‌کند و يک گيرندهٔ جي‌پي‌اس روي زمين، با گرفتن اين اطلاعات از سه ماهواره يا بيشتر، آن‌ها را پردازش مي‌‌کند و موقعيت کاربر را در هر نقطهٔ زمين، در هر ساعتي از شبانه روز و در هر وضعيت آب و هوايي به او نشان مي‌‌دهد.
با چندين اندازه گيري متعدد، گيرنده به محاسبهٔ سرعت، مدت زمان سفر، فاصلهٔ شما تا مقصد، مختصات جغرافيايي (طول و عرض جغرافيايي و ارتفاع از سطح دريا)، زمان طلوع و غروب خورشيد و ماه (در تقويم نجومي)، تعداد ماهواره ها، زمان محلي و ... مي‌‌پردازد و آن را در اختيار کاربر قرار مي‌‌دهد. به طور ميانگين، هشت ماهواره از 24 ماهواره، در اطراف هر نقطه از کرهٔ خاکي که باشيد در آسمان گشت مي‌‌زنند.
هرچه گيرندهٔ شما به ماهواره‌هاي بيشتري وصل شود، اطلاعات دقيق تري را براي شما محاسبه مي‌‌کند. جي‌پي‌اس، در ابتدا تنها استفادهٔ نظامي داشته است، ولي از سال 1980 به بعد تصميم گرفته شد تا از آن در فعاليت‌هاي غير نظامي هم استفاده شود ؛ تا جايي که امروزه حتي در ماهي گيري و شکار هم مورد استفاده قرار مي‌‌گيرد. اين ماهواره‌ها به سفارش وزارت دفاع ايالات متحده ساخته و در مدار زمين قرار داده شده‌اند.

  سيستم تعيين موقعيت جهاني GPS متشکل از 24 ماهواره است که درارتفاع 20000 کيلومتري ازسطح زمين قراردارند ودر 6 مدار که هرمدار 4 ماهواره قرارداد وبا زاويه ميل 55 درجه وپر يود ساعتي 12 ساعته درگردشند .
هرماهوارهGPS دوموج با دو فرکانس درباند امواج الکترومغناطيسي (L1, L2 ) ارسال مي کند موج L1 با فرکانس1575 MHZ  و موج L2 با فرکانس1227 MHZ  مي باشد.
ماهواره‌هاي جي پي اس
۲۴ عدد ماهواره جي‌پي‌اس در مدارهايي بفاصله ۲۴۰۰۰ هزار مايل از سطح دريا گردش مي‌کنند. هر ماهواره دقيقاً طي ۱۲ ساعت يک دور کامل بدور زمين مي‌‌گردد. سرعت هريک ۷۰۰۰ مايل بر ساعت است. اين ماهواره‌ها نيروي خود را از خورشيد تأمين مي‌کنند. همچنين باتري‌هايي نيز براي زمانهاي خورشيد گرفتگي و يا مواقعي که در سايه زمين حرکت مي‌کنند به‌همراه دارند. راکتهاي کوچکي نيز ماهواره‌ها را در مسير صحيح نگاه مي‌دارد. به اين ماهواره‌ها NAVSTAR نيز گفته مي‌شود.
در اينجا به برخي مشخصه‌هاي جالب اين سيستم اشاره مي‌‌کنيم:
* اولين ماهواره جي‌پي‌اس در سال ۱۹۷۸ يعني حدود ۳۵ سال پيش در مدار زمين قرار گرفت.
* در سال ۱۹۹۴ شبکه ۲۴ عددي NAVSTAR تکميل گرديد.
* عمر هر ماهواره حدود ۱۰ سال است که پس از آن جايگزين مي‌گردد.
* هر ماهواره حدود ۱۰۰۰ کيلوگرم وزن دارد و طول باتري‌هاي خورشيدي آن ۵.۵ متر است.
* انرژي مصرفي هر ماهواره، کمتر از ۵۰ وات است.
جي‌پي‌اس چگونه کار مي‌کند
ماهواره‌هاي اين سيستم، در مدارهاي دقيق هر روز ۲ بار به‌دور زمين مي‌‌گردند و اطلاعاتي را به زمين مخابره مي‌کنند. گيرنده‌هاي جي‌پي‌اس اين اطلاعات را دريافت کرده و با انجام محاسبات هندسي، محل دقيق گيرنده را نسبت به زمين محاسبه مي‌کنند. در واقع گيرنده زمان ارسال سيگنال از ماهواره را با زمان دريافت آن مقايسه مي‌‌کند. از اختلاف اين دو زمان، فاصله گيرنده از ماهواره تعيين مي‌‌گردد. اين عمل را با داده‌هاي دريافتي از چند ماهواره ديگر تکرار مي‌کند و بدين ترتيب محل دقيق گيرنده را با تقريب ناچيز معين مي‌‌کند.
گيرنده به دريافت اطلاعات هم‌زمان از حداقل ۳ ماهواره براي محاسبه ۲ بعدي و يافتن طول و عرض جغرافيايي، و همچنين دريافت اطلاعات حداقل ۴ ماهواره براي يافتن مختصات سه بعدي نيازمند است. با ادامه دريافت اطلاعات از ماهواره‌ها گيرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسيرپيموده شده، فواصل طي شده، فاصله باقي مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشيد و بسياري اطلاعات مفيد ديگر، مي‌نمايد.
امواج ماهواره ها متشکل ازامواج حامل باند L مدوله شده با يک کداستاندار کد (C/A2ويک کد دقيق (کد P(3) ويک کددريانوردي ومختصات ماهواره به صورت توابع زماني مي باشد که دربر آن گيرنده هاي شخصي تفاوتهاي زماني بين وردوي کدهاي C/A را اندازه گيري ميکنند اگردراثر دخالت کنترل زميني درانطباق زماني خطايي بوجود نيايد گيرنده هاي شخصي ازدقتي حدود 15 متر برخوردار خواهند شد.
مفهوم کلي ناوبري راديويي بستگي به انتقال همزمان سيگنالهاي راديويي دارد اگر سيگنالهاي راديويي دقيقاً بطورهمزمان بطور فرستاده نشوند گيرنده نمي تواند بطوردقيق موقعيت را محاسبه نمايد کنترل زميني دراثر تاثيرگذاري بعضي ازماهواره ها درارسال سيگنال هاي C/A کمي قبل يا بعداز ساير ماهواره ها دخالت مي کند دخالت عمدي اصلي , هما ن دسترسي موردي (4) به شمار مي رود .
گيرنده هاي شخصي ميزان خطا را تشخيص نمي دهند. بلکه بطورتصادفي بين 15تا 100 متر دقت تغيير مي يابد .البته دخالت عمدي برروي گيرنده هاي نظامي اثر نمي گذارد .
منبع خطاي ديگر وجود که برروي فرکانس سيگنال گيرنده هاي شخصي اثرمي گذارد که دخالت يونسفر ناميده مي شود .
زماني که يک سيگنال راديويي ازبين الکترونها ي آزاد يونسفر عبورمي کند تاخير اندکي بوجود مي آيد برحسب مدت زماني تاخير که بوسيله الکترون هاي آزاد بوجود مي آيد ماهواره‌هاي GPS کدP را روي دوموج راديويي با فرکانس هاي مختلف ارسال مي کند که L1,L2 ناميده مي شود .يک سيگنال به هنگام عبور ازيونسفر بيشتر ازديگري به تاخير مي افتد.
گيرنده هاي گران قيمت هردوفرکانس را رديابي مي کنند و اختلاف وردي بين L1,L2  اندازه مي گيرند مدت زمان تاخيري را محاسبه مي کنند که الکترونها ي آزاد ي بوجود مي آورند وتصحيحات لازم را براي تاخير يونسفر انجام مي دهند. گيرنده هاي شخصي نمي توانند تاثير دخالت يونسفر را تصحيح کنند زيرا کدهاي C/A فقط برروي فرکانس L1 فرستاده مي شوند نوعي گيرنده هاي تخصصي وجوددارد که به عنوان گيرنده هاي بدون کدشناخته شده اند ودقت فوق العاده اي دارند که درآن بطورغيرمستقيم ازکد P استفاده مي شود گيرنده ها ارزش کدP را مشابه آنچه که گيرنده هاي نظامي تشخيص مي دهند نمي شناسند بنابراين دقت آنها با استفاده ازروش هاي خاص پردازش سيگنال بدست مي آيد آنها کد P رابراي چندروز دريافت کرده وپردازش مي نمايند وپس از انجام محاسباتي چندمي توانند موقعيت نقاطي را تهيه کند که با دقت mm 10 با استفاده از3يا4 ماهواره عملي مي باشد .
البته اين گيرنده بيشتر براي تعيين  موقعيت درکارهاي نقشه برداري بکار مي رود زيرا بايدچند روزبطور مداوم درآن نقطه اطلاعات دريافت و پردازش شود.
روش تعيين موقعيت توسط GPS
اگرفاصله ما ازماهواره 1 درحدود 10 کيلومتر باشد بنابراين مکان ما درفضا برمحيط کرده به مرکزيت ماهواره اوشعاع 10 کيلومتر منطبق مي باشد حال فرض مي کنيم فاصله ما ازماهواره 20 درحدود 11 کيلومتر باشد دراين حالت نيز مکان ما درفضا برروي محيط کره اي به مرکز ماهواره 2 وشعاع 11 کيلومتر واقع  است فصل مشترک اين دوکره مي تواند يک دايره باشد که مکان ما بطورقطع برروي محيط اين دايره قراردارد .
حال اگر ماهواره سوم را نيز درنظربگيريم که فاصله اش با ما 12 کيلومترباشد دراين صورت فصل مشترک کره مربوط به ماهواره 3 با فصل مشترک کره هاي ماهواره اي 1و2 حداکثر دونقطه مي باشد که قطعاً يکي ازاين دو مبين مکان واقعي ما خواهد بود.اما بطورقطعي يکي از اين دو نقطه نامعقول مي باشد .
بطورمثال داراي ارتفاع بيشتري از سطح زمين است . لذا کامپيوترهاي داخل گيرنده هايGPS با استفاده ازتکنيک هاي گوناگون قادر به تشخيص نقطه غلط مي باشند.
ازنظر تئوري با استفاده از3 ماهواره مي توانيم مکان خودرا به دست آوريم ولي به دليل فني اگرچنانچه ماهواره چهارم را همانند ماهواره هاي 1و2 انتخاب کنيم بطورقطع فصل مشترک اين چهار کره يک نقطه خواهد بود واين نقطه مختصات مکاني مارا نشان مي دهد استفاده کنندگاني که درارتفاعي مششخص قراردارند (مانندکشتي هايي که درسطح دريا واقع باشند)به سهولت ميتوانند با استفاده ازدوماهواره مکان خودرا تعيين نمايند .
دراين حالت کره زمين را مي توان جايگزين ماهواره سوم کردوازيک مرحله محاسبه مسافت صرفنظر نمود بدين ترتيب اين فرصت جهت انجام سايرمحاسبات قابل بهره برداري بوده وعملاً مکان يابي افزايش مي يابد. 
بطورخلاصه مي توان بيان کرد که مبناي کار GPS استفاده ازماهواره به عنوان مرجعي جهت يافتن موقعيت درهرنقطه زمين مي باشد ساير مسايل اين سيستم صرفاً جزئيات تکنيکي هستند که به سرعت و دقت وسهولت عمل موقعيت يابي کمک مي کند.
روش محاسبه مسافت ازماهواره
درسيستم موقعيت ياب جهاني GPS قدم اساسي دانستن ميزان مسافت ازماهواره است بنابراين استفاده ازتکنيک هاي پيشرفته به منظور محاسبه مسافت امري اجتناب ناپذير است ايده اصلي اين موضوع براساس همان معادله سرعت نوردرمدت زمان تاخيراستواراست سيستم GPS بدين صورت کارمي کند که گيرنده کاربر مدت زماني را که طول ميکشد تا امواج راديويي ازماهواره به اوبرسد را اندازه گيري مي کند.
همانطورکه مي دانيد امواج راديويي با سرعت نورحرکت مي کند وبدين ترتيب با حاصلضرب اندزه گيري شده درسرعت نور مسافت خود را تاماهواره بدست مي‌آورد و اين کارحداقل بايستي براي 3 ماهواره مشخص، صورت گيرد بنابراين بايد براي اندزه گيري زمان رسيدن به سيگنال ازساعتهاي خيلي کوتاه باشند زيرا امواج با داشتن سرعت نورخيلي سريع حرکت مي کنند.
مثلاً اگرماهواره اي دقيقا دربالاي سرما باشد حدود 60 ميلي ثانيه طول مي کشد تا امواج راديويي آن به ما برسد دقت ساعت گيرنده هاي GPS حدود نانو ثانيه مي باشد. يک اختلاف زماني بين کپي کدGPS ايجاد شده دربرگيرنده بااصل کد رسيده ازماهواره وجود دارد که با ضرب کردن آن درسرعت نور, شبه فاصله به دست مي آيد اين روش با هردو کد A/C,P امکان پذيرهستند .
کدهاي توليدشده دربرگيرنده ازساعت خودگيرنده منتج مي شوند وکدهاي ارسالي ماهواره نيز توسط ماهواره ايجاد ميشود .
خطاي زماني درهردوساعت گيرنده وماهواره باعث مي شود که فاصله اندازه گيري شده با فاصله هندسي بين ماهواره و گيرنده فرق داشته باشد  اين ساعتها بسيار دقيق وگران قيمت مي‌باشند وماهواره ها جهت قابليت اطمينان بيشتر داراي 4 ساعت اتمي هستند ولي در گيرنده ها به دليل گران قيمت بودن اين ساعتها نمي توان ازآنها استفاده نمود لذا ازساعتهاي ارزانتري استفاده مي شود که درعمل ايجاد اختلاف جزئي دراندازه گيري زمان مي نمايند .البته با استفاده از راه حلهايي تصحيح صورت مي گيرد:
مزاياي سيستم GPS
× دقت بسيارزياددرموقعيت يابي
× داشتن پوشش جهاني
× دارا بودن زمان بندي دقيق
× نداشتن هيچ گونه هزينه براي استفاده کنندگان
× تعيين سرعت درسه محور مختصات
× قابليت دسترسي هميشگي
× قابليت کاربردي در هرشرايط آب وهوايي
× عدم محدوديت دربکارگيري همگاني
× دقت نسبي IPPM براي طولهاي کوتاه از1 تا 100 کيلومتر.
× تعيين سرعت درسه محور , زمان , تعيين فاصله سمت وگراي ونقطه مبداء .مقصود
× توانايي ديد همزمان با يک گيرنده
ماهواره ابتدا اطلاعات وداده هاي ناوبي رابه پنج ايستگاه کنترل که درمناطق کلردواسپرينگ(5) کو آجالين (6) ديه گوگارسي)(7) آسنشن(8) و هاوايي (9) قراردارند ارسال مي کند که درواقع اين سيگنال ها ماهواره ها را رديابي (10) مي کنند.
سپس اين ايستگاهها اطلاعات خودرا به ايستگاه کنترل ماهواره (ايستگاه اصلي که همان کلرادواسپرينگ مي‌باشد) ارسال کنند که وظايف آن پردازش داده ها ارسال به ماهواره و نظارت برکنترل روزانه ماهواره است سپس اين داده ها به سه آنت زميني ديگر ارسال مي شود که توسط اين آنتها اطلاعات کنترل شده به ماهواره جهت تصحيح جهت ساعت ماهواره وفرامين ودستورات تله منزي ارسال مي شود به اين کار اصطلاحاً ataupload شدن ماهواره گفته مي شود.
ماهواره‌هاي جي پي اس
۲۴ عدد ماهواره جي‌پي‌اس در مدارهايي بفاصله ۲۴۰۰۰ هزار مايل از سطح دريا گردش مي‌کنند. هر ماهواره دقيقاً طي ۱۲ ساعت يک دور کامل بدور زمين مي‌‌گردد. سرعت هريک ۷۰۰۰ مايل بر ساعت است. اين ماهواره‌ها نيروي خود را از خورشيد تأمين مي‌کنند. همچنين باتري‌هايي نيز براي زمانهاي خورشيد گرفتگي و يا مواقعي که در سايه زمين حرکت مي‌کنند به‌همراه دارند. راکتهاي کوچکي نيز ماهواره‌ها را در مسير صحيح نگاه مي‌دارد. به اين ماهواره‌ها NAVSTAR نيز گفته مي‌شود.
در اينجا به برخي مشخصه‌هاي جالب اين سيستم اشاره مي‌‌کنيم:
* اولين ماهواره جي‌پي‌اس در سال ۱۹۷۸ يعني حدود ۳۵ سال پيش در مدار زمين قرار گرفت.
* در سال ۱۹۹۴ شبکه ۲۴ عددي NAVSTAR تکميل گرديد.
* عمر هر ماهواره حدود ۱۰ سال است که پس از آن جايگزين مي‌گردد.
* هر ماهواره حدود ۱۰۰۰ کيلوگرم وزن دارد و طول باتري‌هاي خورشيدي آن ۵.۵ متر است.
* انرژي مصرفي هر ماهواره، کمتر از ۵۰ وات است.
 اين بخش همان بخش ماهواره هاي موجود درفضا مي باشد اين ماهواره ها سيگنالهايي با مشخصات ذيل ارسال مي کند دونوع اطلاعات مربوط به محاسبه نقاط عبارتند از:
 1-اطلاعات تقويم نجومي مربوط به موقعيت تقويمي ماهواره ها مي باشد با دريافت اين اطلاعات سيستم گيرنده GPS ماهواره‌هايي که بهترين اطلاعات را ارسال مي کنند تشخيص مي دهد و انتخاب مي کند( ازنظر موقعيت هندسي)
2) اطلاعات جدول نجومي براي عمليات ناوبري استفاده مي شود و بسيار دقيق است اين جداول نيز حاوي مختصات مکاني دقيق ماهواره اي GPS و زمان ساعت ماهواره ها مي‌باشد.
دوکدC/A, P دقيق است و مربوط به مسائل نظامي است وکد C/A استفاده عمومي دارد و دقيق نمي باشد ماهواره GPS اطلاعات مذکور را توسط سيگنالهاي با فرکانس 1575HZ )L1 و (1227GHZ)  L2 ارسال مي کنند هرماهواره داراي آنت هليکس 12 آراه است قدرت  سيگنال روي آنتن براي سيگنال dbLI 58 . براي سيگنال dbL2 /35 مي باشد و قدرت آنت ماهواره بصورت ايزو تدوپيک حداقل db 50 مي باشد کدهاي C/A,P ازتنوع کدهاي شبه تصادفي (13) هستند .
انواع گيرنده‌هاي جي‌پي‌اس
گيرنده‌هاي جي‌پي‌اس انواع گوناگوني دارند و انتخاب هرکدام از آن‌ها بستگي به موارد استفادهٔ شما دارد؛ براي نمونه اين که مي‌‌خواهيد در داخل خودرو آن را نصب کنيد يا اينکه آن را در کوله پشتي خود قرار دهيد گزينه‌هاي متعددي را پيش روي شما مي‌‌گذارد.
گيرندهٔ بيسيک جي‌پي‌اس _ بيسيک: اين گيرنده‌ها در واقع از ساده‌ترين و کم قيمت‌ترين گونه‌ها هستند (اغلب کمتر از $100 us) يک گيرندهٔ بيسيک (پايه) مي‌‌تواند بسيار دقيق تر از گيرنده‌هاي گران قيمت باشد، اما بايد اين مساله را هم در نظر داشت که اين گيرنده‌ها بسياري از ويژگي‌هاي دستگاه‌هاي گران قيمت را ندارند. ويژگي قابل توجهي که کمبود آن بيشتر حس مي‌شود، نداشتن قابليت نقشه برداري يا Mapping است که بعدا شرح داده خواهد شد. در زير تعدادي از امکانات اين گيرنده‌هاي ساده آمده است:
- موقعيت يابي؛ تعيين طول جغرافيايي و عرض جغرافيايي که در واقع ويژگي اصلي يک گيرندهٔ جي‌پي‌اس است.
- تعيين جهت؛ با يک قطب نما ي الکترونيکي. 
- تعيين ارتفاع از سطح درياهاي آزاد؛ البته بايد توجه داشت که دقت در اندازه گيري ارتفاع به خوبي دقت در موقعيت يابي نيست. 
- زمان دقيق. 
- موقعيت ماهواره‌ها و قدرت سيگنال ها. 
- توانايي محاسبهٔ مسافت پيموده شده. 
- توانايي ذخيره سازي مسير پيموده شده ؛ که با استفاده از نقطه گذاري در صفحهٔ نمايشگر انجام مي‌شود. 
- توانايي هدايت و مسير يابي.
- يافتن مسيري که در گذشته آن را پيموده ايد.
• گيرنده‌هاي دستي جي‌پي‌اس _ نقشه بردار: همانطور که از نام اين گيرنده بر مي‌‌آيد گيرندهٔ نقشه بردار از قابليت نمايش نقشه برخوردار است. اين گيرنده‌ها ابعاد بزرگ تري نسبت به گيرنده‌هاي قبلي دارند. با اتصال اين گيرنده به يک رايانه شخصي نقشهٔ دلخواهتان را به گيرنده مي‌‌دهيد. جزئيات نقشه نيز بستگي به اندازه و نيز رزولوشن نمايشگر دارد. اين گيرنده‌ها فشارسنج، قطب نماي الکترونيکي، بازي و سالنامه هم دارند. اگرچه اين گيرنده‌ها بايد خيلي گران قيمت تر از نمونهٔ قبلي باشند، ولي افزايش قيمت نسبتاً کمي دارند و افزودن يک نمايشگر بزرگ تر براي شرکت توليد کننده هزينهٔ زيادي را در بر ندارد. قيمت اين گيرنده‌ها از 150 دلار آمريکا شروع مي‌شود. نقشه‌هايي که قابليت بار کردن (upload) داشته باشند در يک سي‌دي قرار دارند که در هنگام خريد دستگاه به شما داده مي‌شود. با استفاده از نصب نرم افزار نقشه در رايانه شخصي خود مي‌‌توانيد به انتخاب يک يا چند مسير بپردازيد و بعد از علامت گذاري نقشه آن را به گيرندهٔ نقشه بردار خود بدهيد. ولي در اين ميان بايد توجه کرد که دستگاه‌هاي دستي، ظرفيت محدودي دارند و تنها مقدار مشخصي از اطلاعات را مي‌‌توانيد در آن‌ها ذخيره کنيد. مدل‌هايي از اين گيرنده‌ها وجود دارند که مي‌‌توان به آن‌ها کارت حافظه اضافه کرد (که معمولاً از حافظهٔ SD يا از حافظهٔ CF استفاده مي‌شود). پس اگر به ذخيرهٔ مقدار بيشتري از اطلاعات نياز داريد به يک کارت حافظه هم احتياج پيدا مي‌‌کنيد. يک دستگاه پي‌دي‌اي
• گيرنده‌هاي جي‌پي‌اس براي خودرو: اين گيرنده‌ها بزرگ تر از گيرنده‌هاي دستي هستند و نمايشگري نسبتاً بزرگ دارند تا راننده در هنگام رانندگي به سادگي آن را بخواند. اين گيرنده‌ها با استفاده از برق خودرو کار مي‌کنند و بنابراين تنها در داخل خودرو قابل استفاده هستند. ويژگي جالبي که معمولاً در اين دستگاه‌ها وجود دارد، راهنمايي‌هاي صوتي دستگاه است و به راننده اجازه مي‌‌دهد بدون اينکه چشم خود را از جاده بردارد، با گوش دادن به صداي دستگاه طبق نقشه پيش برود. قيمت اين دستگاه از 500 دلار آمريکا شروع مي‌شود. بسياري از کارخانه‌هاي توليد خودرو با سفارش مشتري، يک دستگاه جي‌پي‌اس بر روي خودروهاي فروشي خود نصب مي‌‌کنند. آن‌ها ثابت هستند و از زيبايي و نيز ايمني بيشتري برخوردارند. قيمت تمام شدهٔ آن‌ها بيشتر از گيرندهٔ جي‌پي‌اس اي است که بعدا خودتان در خودرو نصب مي‌‌کنيد.
• گيرندهٔ جي‌پي‌اس براي يک دستگاه پي‌دي‌اي: برتري استفاده از يک دستگاه پي‌دي‌اي (PDA) به‌عنوان يک جي‌پي‌اس، نمايشگري بزرگ است که افزون بر راحتي در مطالعهٔ نقشه، جزئيات بيشتري را نيز قابل مشاهده مي‌‌سازد. همچنين همانند جي‌پي‌اس‌هايي که در داخل خودرو نصب مي‌‌شوند، مي‌‌توانند به صورت صوتي راهنمايي کنند. براي استفاده از يک دستگاه پي‌دي‌اي به‌عنوان جي‌پي‌اس و اتصال پي‌دي‌اي به گيرندهٔ جي‌پي‌اس چندين راه مختلف وجود دارد:
- استفاده از Sleeve: وسيله‌اي است که با قرار دادن پي‌دي‌اي در آن، عملکردهاي متفاوتي را مي‌‌توان براي پي‌دي‌اي فراهم ساخت. براي اين کار به حافظهٔ CF و يا اسلات PCMCIA هم احتياج داريم. يک Sleeve مي‌‌تواند کارت حافظهٔ اضافي، باتري اضافي، يک دوربين و يک تلفن را به دستگاه شما متصل کند و مهم تر از همه به‌عنوان يک گيرندهٔ جي‌پي‌اس براي دستگاه شما عمل کند. همچنين يک اسلات CF ديگر هم براي شما فراهم مي‌‌کند که اين اجازه را به شما مي‌‌دهد تا بتوانيد به کارهاي ديگري در کنار استفاده از جي‌پي‌اس بپردازيد. عملکرد يک Sleeve جي‌پي‌اس درست همانند عملکرد يک CF جي‌پي‌اس است.
- حافظهٔ CF: يکي از حافظه‌هاي متداول براي پي‌دي‌اي است که مي‌‌تواند مستقيما به‌وسيلهٔ اسلات مخصوص CF که در پي‌دي‌اي وجود دارد يا با استفاده از Sleeve به دستگاه متصل شود. يک کارت CF جي‌پي‌اس انتخاب نسبتاً ارزان قيمتي است. ولي مشکلي در اينجا وجود دارد و آن اين است که يک CF جي‌پي‌اس به سرعت باتري‌هاي پي‌دي‌اي شما را مصرف مي‌‌کند و بايد به فکر چاره باشيد.
- بلوتوث جي‌پي‌اس: فن آوري بلوتوث اين اجازه را به ما مي‌‌دهد ارتباطي بدون سيم را بين چند دستگاه فراهم کنيم. شما مي‌‌توانيد پي‌دي‌اي خود را در دست گرفته و به گيرندهٔ جي‌پي‌اس اي که در کوله پشتي تان قرار داده ايد بصورت بي سيم متصل شويد. استفاده از يک بلوتوث جي‌پي‌اس همچنين براي داخل خودرو بسيار مناسب است چرا که با قرار دادن آن در جلوي داشبورد ديد بهتري از آسمان را براي گيرندهٔ تان فراهم مي‌‌کنيد. o اتصال پي‌دي‌اي به گيرندهٔ دستي جي‌پي‌اس با استفاده از کابل: به بيشتر گيرنده‌هاي دستي، کابلي جهت اتصال به پي‌دي‌اي وصل مي‌شود. با اين روش مي‌‌توانيد با قيمتي مناسب هم در داخل خودرو و هم در خارج آن از دستگاه موقعيت ياب خود استفاده کنيد. دستگاه پي‌دي‌اي با نمايشگر خوب و نسبتاً بزرگي که دارد براي مشاهدهٔ نقشه‌ها مناسب است. 
- اتصال پي‌دي‌اي به گيرندهٔ جي‌پي‌اس خودرو با استفاده از کابل: مي‌‌توانيد با انتخاب گيرنده‌ها ي موسوم به موشواره (mouse) براي خودرو و يک پي‌دي‌اي از يک جي‌پي‌اس خوب بهره مند شويد. اگر مي‌‌خواهيد از جي‌پي‌اس خود تنها درون خودرو استفاده کنيد، اين مورد بهترين انتخاب است. گيرندهٔ موشواره برق خود را از خودرو تأمين مي‌‌کند و باتري‌هاي پي‌دي‌اي شما بيشتر دوام خواهند آورد. همچنين اين گيرنده يک کابل دوشاخه (Y) دارد که برق پي‌دي‌اي شما را نيز تأمين مي‌‌کند. گذشته از اين ها، ويژگي بسيار خوب گيرنده‌هاي موشواره، حداقل قيمت آن‌ها است.
 • گيرندهٔ جي‌پي‌اس براي رايانه کيفي (لپ‌تاپ): تقريباً همانند يک گيرندهٔ جي‌پي‌اس براي دستگاه پي‌دي‌اي است با اين تفاوت که در اينجا ديگر نيازي به استفاده از Sleeve يا چيزي شبيه به آن نيست. بخاطر داشته باشيد که اگر شما بخواهيداز يک CF جي‌پي‌اس به‌عنوان گيرندهٔ لَپ‌تاپ خود استفاده کنيد، CF جي‌پي‌اس شما با اتصال مستقيم به لپ‌تاپ از آن بيرون مي‌‌زند و بنابراين اگر بخواهيد در حالي که روي صندلي خودرو نشسته ايد از جي‌پي‌اس هم استفاده کنيد ،گيرندهٔ جي‌پي‌اس شما ديد خوبي از آسمان نخواهد داشت و به خوبي وضعيتي که گيرنده را مستقيما زير آسمان قرار مي‌‌دهيد عمل نخواهد کرد.
اصول کارگيري GPS
وظيفه يک گيرنده GPS درست بعد از روشن شدن آن را مي توان بصورت زير خلاصه کرد.
الف) نرم افزار سيستم بايدبتواند ماهواره هاي موجود درديد کاربر را تعيين کند و سپس ازبين ماهواره ها , چهار ماهواره را که داراي بهترين آرايش هندسي هستند به منظورمينيمم شدن خطاي فاصله  منبعي انتخاب کند.
مل تعيين کابل ماهواره هاي موجود درديد کاربراغلب توسط اطلاعات قبلي موجود درحافظه خراب نشدني دستگاه (14) انجام مي شود اگرچنين اطلاعات معتبري درحافظه نباشد سيستم بايد عمل جستجو را برروي تک تک 24 ماهواره GPS انجام داده وليستي ازماهواره هاي در ديدتهيه کند که مسلماً اين کاروقت زيادي ازگيرنده را پس ازروشن شدن به خوداختصاص مي دهد .
ب) پس ازتعيين 4 ماهواره موردنظر بايدسيگنال آنها را بدست آوريم .اين کار با ساختن کدشبه تصادفي نظير کدماهواره موردنظر درگيرنده وانجام عمل همبستگي با سيگنال رسيده انجام مي شود .کد داخلي گيرنده را آنقدر شيفت زماني مي دهيم تا خروجي همبستگي‌ساز ماکزيمم گردد. دراين صورت کد بدلي وکد دريافتي ازماهواره کاملاً سنکرون هستند .به اين عمل , جستجوي سيگنال ماهواره درحوزه زمان مي گويند:
لازم به ذکراست که بايستي عمل جستجو در حوزه فرکانس نيز انجام شود ازآنجا که ماهواره هاي GPS درمدار زمين ثابت (ژئو سنکرون)قرار نداشته ونسبت به زمين درحال حرکت هستند وهمچنين چون گيرنده نيز معمولاً روي يک جسم متحرک نظيراتومبيل ويا هواپيما نصب مي شود درنتيجه فرکانس دقيق کاربر ارسالي به علت اثر دوپلر ,مشخص نيست پس بايد فرکانس کاربر محلي را نيز آنقدر تغيير دهيم تا خروجي همبستگي ساز ازحد آستانه اي بيشتر شود.و نهايتاً فرکانس کاربر نيز با فرکانس دريافتي سنکرون شود .
ج) پس از عمل جستجو وارد مرحله رديابي سيگنال مي شويم دراين مرحله اولاً هدف اين است که سيگنال سنکرون توليد شده دربرگيرنده همچنان با سيگنال ماهواره سنکرون بماند اين عمل توسط يک حلقه کنترلي خاص تحت عنوان COSTASLOOP که درواقع يک نوع خاص (15) VCO انجام مي شود .ثانياً عمليات دمودلاسيون (16) BPSK سيگنال رسيده اطلاعات ناوبري D(t) و عمليات شبه فاصله سنجي (تعين فاصله کاربر وماهواره توسط زمان انتشار سيگنال ) نيز دراين مرحله انجام شود.
د) مراحل بوت بايدعيناً براي 3 ماهواره ديگر انجام شود. درنهايت چهار شبه فاصله که ازمراحل فوق محاسبه شده است دراختيار داريم . حال نرم افزار گيرنده بايدبتواند به کمک اين چهارشنبه فاصله يک دستگاه چهار معادله وچهار مجهول را حل کند واين معادلات طول وعرض جغرافيايي, ارتفاع وهمچنين زمان دقيق را بدست آورد ازمراحل چهارگانه فوق مراحل الف و د بيشتر به جنبه هاي نرم افزاري يک گيرنده برمي گردد.
کاربردهاي GPS چيست؟
بطورکلي ازمهمترين زمينه هاي کاربد GPS مي توان به مواردزير اشاه کرد.
 الف – درزمينه هاي نظامي
1- کاربردهوايي : ازهدايت موشک ها تا تمام هواپيماهاي جنگنده و بمب افکن , هلي کوپتر .موشک کروز , چتر بازي و پروازهاي نظامي و ....
2- کاربرد هاي دريايي: زيردريايي , کشتي و تمام انواع قايق ها ودريانوردي نظامي .
3- کابردهاي زميني :  مکان توپخانه ها, ناوبري خودروها , هدايت پياده نظام , سيستم موشک زمين به زمين , شناخت نوع وجنس خاک .
ب: کاربرد هاي نقشه برداري :
 از GPS به طريق مختلف درنقشه برداري مي توان استفاده کرد .مهمترين کاربردهاي GPS درنقشه برداري عبارتنداز :
1) نقشه برداري هيدرو گرافيک .
2) نقشه برداري سينما تيکي خيلي دقيق برروي زمين .
3) فتو گرامتري بدون کنترل زميني
4) انبوه سازي شبکه ژئو دتيک
5) نقشه برداري کارامتري
6) فتو گرامتري بصورت REAL .TIME
ج: کاربردهاي تجاري :
1)ناوبري هوايي : دردهه هشتاد , چهل سال پس از کنوانسيون شيکاگو که منجر به تأسيس سازمان بين المللي هواپيماهاي کشوري ايکائو گرديد نگراني جامعه هواپيمايي ازمحدوديتهاي سيستم هاي ناوبري موجود به طور روزافزوني افزايش يافت .
 پيش بيني هاي به عمل آمده نيز نشان دهنده رشدسريع مسافرت هاي هوايي تاسال 2001 خصوصاً درمناطقي مانند آسيا , اقيانوسه بودتعداد 18 ميليارد مسافر وبيش از 10000هواپيما ي درحال تردد درهرلحظه اين نگراني را تاييد مي نمود .لذا پيشنهاد شد که ازتکنولوژي ماهواره براي مبادله صوتي وداده هاي موردنياز با خطوط ارتباطي مستقيم از هواپيمابه ماهواره وازآن طريق به کنترل ترافيک هوايي استفاده شود. دراين حالت محدوديت ديد مستقيم درسيستم هاي (17) VHF و کيفيت درسيستم هاي (18) HF وجودندارد بعلاوه دريک مجموعه واحد مي توان بصورت همزمان داده هاي ضروري هواپيما مانند مشخصات پرواز, ارتفاع , سرعت و جهت را نيز به کنترلر مراقب پرواز اطلاع داد واز اين  طريق خطاي انتقال صحيح اطلاعات ناشي از عوامل انساني دروقوع سوانح را به کلي ازبين برد.
امروزه تئوري پرواز آزاد انقلابي درصنعت حمل ونقل هوايي بوجود آورده است درپرواز هاي آزاد با توجه به قابليت انعطاف سيستم هاي ناوبري ونظارت مي توان به جاي استفاده ازمسيرهاي ثابت هوايي آنها را بصورت کاملاً ديناميکي بهينه نمود اين ايده جالب بهره برداري بسيارموثر ازفضا را دارد .بنابراين امروزه شرکت هاي بزرگ هواپيما سازي مشغول نصب سيستمهاي GPS برروي هواپيما ها مي باشند .
2- ناوبري دريايي : درناوبري دريايي براي تعيين مسير , نقاط مبداء ومقصد وغيره از GPS مي توان بهره گرفت .
د: کاربردهاي همگاني :
سيستم موقعيت ياب GPS  کاربرهاي همگاني نيز دارد که ازمهمترين اين کاربردها مي توان به موارد زيراشاره کرد.
1- حرکت درفضاي باز: حرکت درمناطقي که راههاي چندان مناسبي ندارد يا به کلي فاقد راه است .گيرنده GPS  بسيارارزشمند خواهدبود.
2- ماهيگيري
3- پروازبا گلايدر .
4- استفاده حرفه اي درعمليات زميني
5- اسکي , کوهنوردي
6- قايقراني
7- عمليات جستجو و نجات
8- حرکت اتومبيل درجاده
9- مسابقات اتومبيل راني رالي
البته کاربرهاي GPS روزبه روز بيشتروبيشتر مي شود ونيزنبايد اين نکته را ازنظر دورداشت که اين سيستم با تمام مزاياي خودممکن است دچار اختلال گردد ويا گيرنده اي که دردست شماست دچارخرابي گردد .پس بايدروشهاي موقعيت يابي کلاسيک را که کار با قطب نما ونقشه است ازيادنبرد واول اين روش را يادگرفت وبعدبسراغ GPS رفت تا درمواقع نيازدچار وابستگي به سيستم موقعيت يابي جهاني نباشيم .