GPS
Yapısı > Uzay bölümü

Ayrıca bakınız: GPS uyduları listesi
Uzay bölümü, en az 24 uydudan (18 aktif 6 yedek) oluşur ve sistemin merkezidir. Uydular, "Yüksek Yörünge" adı verilen ve dünya yüzeyinin 20.000 km üzerindeki yörüngede bulunurlar. Bu kadar fazla yükseklikte bulunan uydular oldukça geniş bir görüş alanına sahiptirler ve dünya üzerindeki bir GPS alıcısının her zaman iki boyutlu belirleme için en az 3, üç boyutlu belirleme için en az 4 adet uyduyu görebileceği şekilde yerleştirilmişlerdir.
Uydular saatte 7.000 mil hızla hareket ederler ve 12 saatte, dünya çevresinde bir tur atarlar. Güneş enerjisi ile çalışırlar ve en az 10 yıl kullanılmak üzere tasarlanmışlardır. Ayrıca güneş enerjisi kesintilerine karşı (güneş tutulması vs.) yedek bataryaları ve yörünge düzeltmeleri için de küçük ateşleyici roketleri vardır.
GPS projesi ilk uydunun 1978'de ateşlenmesiyle başlamıştır. 24 uyduluk ağ 1994'te tamamlanmıştır. Projenin devamlılığı ve geliştirilmesi ile ilgili bütçe ABD Savunma Bakanlığı'na aittir.
Uyduların her biri, iki değişik frekansta ve düşük güçlü radyo sinyalleri yayınlamaktadır. (L1, L2) Sivil GPS alıcıları L1 (UHF bandında 1575,42 MHz) ve L2 (1227,60 MHz) frekanslarını dinlemektedirler. Birden fazla sinyalin kullanılması hem iyonesferden dolayı gerçekleşen kırılmayı engellemek hem de sinyal bozma durumlarına karşı güvenlik olarak uygulanmaktadır. ABD Savunma bölümü alıcıları Military (M-code) (5.115 MHz.) frekansını dinlemektedirler. Bu sinyaller "Görüş Hattında" Line of Sight ilerler. Yani bulutlardan, camdan ve plastikten geçebilir ancak duvar ve dağ gibi katı cisimlerden geçemez.
GPS sinyalleri binalardan yansıdığı için şehir içlerinde araziye oranla hassasiyeti azalır. Yeraltına kazılan tünellerde ise sinyal elde edilemez. Hatalı sinyallerin elde edilebileceği ya da hiç sinyal elde edilemeyen bölgelerde kullanılmak üzere geliştirilen Diferansiyel GPS'ler tarafından bu hatalar en aza indirilerek daha hassas bir yer ölçümü yapılabilir.
| Bant | Frekans  (MHz) | Faz | Özgün Kullanımı | Çağcıl Kullanımı |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| L1 | 1575.42 10.23×154 | Eş Fazlı (I) | Şifrelenmiş Kesinlik P(Y) kodu | Şifrelenmiş Kesinlik P(Y) kodu |
| L1 | 1575.42 10.23×154 | Dördün- Faz (Q) | Kaba-edinim (C/A) kodu | C/A, L1 Sivil (L1C), ve Askeri (M) kod |
| L2 | 1227.60 10.23×120 | Eş Fazlı (I) | Şifrelenmiş Kesinlik P(Y) kodu | Şifrelenmiş Kesinlik P(Y) kodu |
| L2 | 1227.60 10.23×120 | Dördün- Faz (Q) | Modüle edilmemiş taşıyıcı | L2 Sivil (L2C) kod ve Askeri (M) kod |
| L3 | 1381.05 10.23×135 |  | Nükleer Patlama için kullanılır (NUDET) Algılama Dizgesi Faydalı yükü (NDS); nükleer detonasyon sinyalleri/ yüksek enerjili kızılötesi olaylar. Nükleer deneme yasağı antlaşmaları uygulamak için kullanılır. |  |
| L4 | 1379.913 10.23×1214/9 |  | (İletim yok) | Ek için çalışılan iyonosfer kaynaklı düzeltme |
| L5 | 1176.45 10.23×115 | Eş Fazlı (I) | (İletim yok) | Safety-of-Life (SoL) Veri sinyali |
| L5 | 1176.45 10.23×115 | Dördün- Faz (Q) | (İletim yok) | Safety-of-Life (SoL) Pilot sinyal |
Daha rahat anlaşılması için, bildiğimiz radyo istasyonu sinyalleri ile L1 frekansını kıyaslamak istersek; FM radyo istasyonları 88 ile 108 MHz arasında yayın yaparlar, L1 ise 1575,42 MHz'i kullanır. Ayrıca GPS'in uydu sinyalleri çok düşük güçtedirler. FM radyo sinyalleri 100.000 watt gücünde iken L1 sinyali 20-50 watt arasındadır. Bu yüzden GPS uydularından temiz sinyal alabilmek için açık bir görüş alanı gereklidir.
GPS uyduları tarafından gönderilen elektromanyetik dalgalar atmosferden geçerken bükülmeye uğrarlar. L1 ve L2 bantları farklı dalga boylarına sahip olduğundan farklı oranda bükülmeye uğradığından aradaki farklılık hesaplanarak atmosferik bozulma engellenerek çok daha hassas bir yer bilgisi hesaplanabilir. Sadece L1 bandı kullanılarak (diferansiyel GPS ile dahi) 98 m. hassasiyet elde edilebilirken, L1 ve L2 bantlarının ortak kullanımı ile 1 m.'nin altında hassasiyete ulaşmak mümkün olmaktadır.
Her uydu yerdeki alıcının sinyalleri tanımlamasını sağlayan iki adet özel pseudo-random (şifrelenmiş rastgele kod) kodu yayınlar. Bunlar Korumalı (Protected P code) kod ve Coarse/Acquisition (C/A code) kodudur. P kodu karıştırılarak sivil izinsiz kullanımı engellenir, bu olaya Anti-Spoofing adı verilir. P koduna verilen başka bir isimde "P (Y)" ya da sadece "Y" kodudur.
Bu sinyallerin ana amacı yerdeki alıcının, sinyalin geliş süresini ölçerek, uyduya olan mesafesini hesaplamayı mümkün kılmasıdır. Uyduya olan mesafe, sinyalin geliş süresi ile hızının çarpımına eşittir. Sinyallerin kabul edilen hızı ışık hızı dır. Gelen bu sinyal, uydunun yörünge bilgileri ve saat bilgisi, genel sistem durum bilgisi ve iyonosferik gecikme bilgisini içerir. Uydu sinyalleri çok güvenilir atom saatleri kullanılarak zamanlanır.