衛星測位システム
代表的な機能は、衛星航法システムの電波を受信することで地表面上や空中で自らの位置を知ることであるが、それ以外にも幾つかの機能が実現できる。
中国の地域衛星系で全地球規模のCompass ナビゲーションシステムへ拡張中。
一般にはコードは擬似ランダム雑音 (Pseudo Random Noise; PRN) を使って生成される。擬似ランダム系列の信号は、開始位置の時刻を定めておけば、復調時にその生成時刻を知ることができる。
航法信号は衛星のアンテナから受信機のアンテナまで直接到達することを前提に衛星航法システムは構築されているが、電波が地面や建物のような面に反射してから受信機のアンテナに到達するマルチパスが起きると、測定精度はさらに大きく低下する。カーナビのような移動体での大きな誤差の主な原因として考えられているが、個別に対処するだけであり容易に解決できない。マルチパスによる誤差はランダム誤差の性質を持つ。受信機及びアンテナの作りによっては、誤差の大きさは数十mを超える場合がある。
測量用に用いられる受信機及びアンテナではマルチパス誤差軽減の技術が進んでおり、ほぼ数m以下に軽減されている。しかし普及型の受信機及びアンテナではこのような技術の採用は困難とされている。
ワッセナー・アレンジメントなど、旧ココム(対共産圏輸出統制委員会)規制を継承する安全保障輸出管理規制がある。
高度18,000 m (59,000 ft)以上、速度1,900km/h以上では大陸間弾道ミサイルのような用途への搭載を防ぐために輸出できない。
また、慣性航法装置を複合したGNSS測位端末は規制されている。
利用者受信機は、複数の航法衛星から電波で送信された航法信号を受信し、その送信時刻を測定する。この測定は、擬似ランダム雑音 (Pseudo Random Noise; PRN) 変調信号の特性を用いて行う。
また航法衛星の天体暦(軌道)の情報を受信し、これにより送信時刻における航法衛星の座標が求められる。
周期的に変調されたコードを受信側が航法信号から分別することによって、伝播時間の測定が行われる。
しかし、今後計画されているGPS Block III 衛星及びガリレオ衛星については、そのL1C信号の仕様について相互運用性が確保されており、共用受信機の設計は容易である。したがって両システムが稼働すれば利用者にとってあたかも現状の2倍すなわち50機以上の航法衛星を持つ全地球航法衛星システムとして利用できることが期待され、特に都市ビル街など天頂方向しか空が開けていない場所での可視衛星数の増加に劇的に寄与する。なお準天頂衛星システムの航法衛星(現在は4機体制、将来的に7機体制を計画)はGPSと統合運用を前提に設計されており、従って共通化されたL1C信号を送信するので上記の衛星群(50機以上)に加えて利用できる。
ただし信号共通仕様化がそれほど完全でなくても、各国の航法衛星システムの航法信号は中心周波数の共通化(L1周波数及びL5周波数)、共存性の確保、CDMA方式の採用、変調帯域幅のおおよその共通化、及びこれらの信号の民生使用開放が行われる見通しであり、多数の航法衛星システム信号に対応し100機以上の航法衛星に対応可能な安価な受信機も作り易く、将来は普及することが見込まれている。
最近では一般向けのGPS受信機(L1周波数)もGPS, GLONASS, SBAS, QZSS対応のICチップの発表が始まっている。iPhone 4S にもQualcommの MDM6610 が搭載され、衛星測位の受信機機能を担っている。
利用者受信機の座標及び受信時刻(合わせて4つの未知変数: x , y , z , t {\displaystyle \,x,y,z,t} )の解は、慣性系を仮定し、各航法衛星の時空点座標を頂点とする光円錐(4つ以上が必要)の交点となる。
すなわち次の連立方程式の解となる。ここでは用いる航法衛星数を4機とし、航法衛星 i ( = 1 , 2 , 3 , 4 ) {\displaystyle \,i\ (=1,2,3,4)} の信号送信時刻 t i {\displaystyle \,t_{i}} 、その座標 x i , y i , z i {\displaystyle \,x_{i},y_{i},z_{i}} 、光速 c {\displaystyle \,c} が与えられた値である。
{ ( x − x 1 ) 2 + ( y − y 1 ) 2 + ( z − z 1 ) 2 − c ( t − t 1 ) = 0 ( x − x 2 ) 2 + ( y − y 2 ) 2 + ( z − z 2 ) 2 − c ( t − t 2 ) = 0 ( x − x 3 ) 2 + ( y − y 3 ) 2 + ( z − z 3 ) 2 − c ( t − t 3 ) = 0 ( x − x 4 ) 2 + ( y − y 4 ) 2 + ( z − z 4 ) 2 − c ( t − t 4 ) = 0 {\displaystyle \left\{{\begin{aligned}&{\sqrt {(x-x_{1})^{2}+(y-y_{1})^{2}+(z-z_{1})^{2}}}-c(t-t_{1})=0\\&{\sqrt {(x-x_{2})^{2}+(y-y_{2})^{2}+(z-z_{2})^{2}}}-c(t-t_{2})=0\\&{\sqrt {(x-x_{3})^{2}+(y-y_{3})^{2}+(z-z_{3})^{2}}}-c(t-t_{3})=0\\&{\sqrt {(x-x_{4})^{2}+(y-y_{4})^{2}+(z-z_{4})^{2}}}-c(t-t_{4})=0\\\end{aligned}}\right.