מערכת מקום גלובלית GPS Global Positioning System

סקירת הכרות

השמוש במילה מערכת = SYSTEM מביע שמספר רב של מכלולים ומתקנים משולבים בתקשורת בינהם לצורך הפקת תוצאות נדרשות. השמוש המקובל בראשי התבות GPS מתייחס רק ליחידת מקלט מיוחד לקליטה, חשוב והצגת אתר. העובדה שמדובר במערכת אומרת שהמשתמש במקלט תלוי בגורמים שאין לו שליטה או מידע עליהם. תחנת הרדיו לתקשורת הימית בכלי השיט גם היא חלק ממערכת ותלויה ביחידות אחרות; בנגוד לאלה, עזרי הנווט כמו המצפנים, שעון, מד-דרך, מד-מהירות, מד-עומק ומכ"מ הם יחידות עצמאיות, שהן החושים של המשיט.

המטרה הכללית של הקמת המערכת היא לספק, ללא הפסקה, נתוני אתר ותנועה, בכל מקום על כדור הארץ, ומעליו, ובכל תנאי ראות ומזג-אויר. ראשיתה של המערכת במשרד ההגנה האמריקאי, והיא פותחה ומנוהלת, בעדיפות ראשונה, עבור הצרכים הבטחוניים של ממשלת ארצות הברית. המערכת 'שוחררה' כנסיון לשמוש אזרחי בשנה 1980. המערכת נמצאת בתהליך של עדכון ושפור, הפעלתה הרשמית לצרכים אזרחיים החלה ב-1993. האמינות והדיוק הרב של התוצאות הוליד מגוון הולך ומתרחב של שמושים בתחומים רבים (נווט ונתוב כלי תחבורה ביבשה בים ובאויר,מפוי שטחים, קדוחים,כרית מחצבים, השגחה על תופעות סביבתיות, מחקר ארכאולוגי, בקורת על עבודות תשתית ועוד).
מבחינת המשיטים, לצרכים של ספנות אזרחית (הובלת מטענים, דייג, תיירות וכו') ראוי לזכור את הדברים הבאים:-
1. מרכז השליטה במערכת נמצא בידי משרד ההגנה האמריקאי והוא יכול להגביל ולשנות את רמת הדיוק שהוא מספק לשמוש אזרחי.
2. בגלל האמינות והדיוק הרב של המערכת, עלול המשתמש לפתח תלות ולא להיות ספקני במקרה של חריגה גדולה בדיוק, ובה בעת, לזלזל בהתקנה ואחזקה של אמצעים אחרים, וכך, לאבד את המיומנות בקביעת אתר באמצעים אחרים.
3. הן הכלל של "ימאות טובה" והן תקנות של רשויות באזורי מים שונים מחייבים שכלי שיט, בסווג מסויים, יתקינו ויפעילו אמצעי נווט ונתוב כגבוי למקלט ה-GPS .

עקרון הפקת האתר

הפקת האתר (לכלי שיט על פני הים) מתקבלת ממציאת נקודת החיתוך שבין המעטפות של שלושה כדורים (לפחות). כדור אחד הוא כדור הארץ עליו נמצא כלי השיט; ושני הכדורים האחרים הם, כל אחד, כדור דמיוני, שבמרכזו נמצא לווין, שמקלט ה-GPS זהה ומדד את מחוגו (אורך הרדיוס שלו). המקלט מחשב את הטווח לכל לווין (רדיוס הכדור שסביבו) על ידי מדידת הזמן שחולף מזמן שדור קוד מזהה של הלווין ועד הגעתו למקלט. שדור הקוד הוא על ידי גלי הרדיו שמהירותם 3x108 מטרים בשניה. במקלט מבוצעת הפעולה של זמןX מהירות = מרחק וביחד עם האתר המקורב שמוכנס עם אתחול המקלט, ממירים את נקודת החיתוך שבין 3 הכדורים לקו-רוחב וקו-אורך על כדור הארץ.
האתר על כדור הארץ מתקבל בנקודת החיתוך המשותפת ל-3 כדורים (כדור הארץ, הכדור מסביב ללווין אחד והכדור מסביב ללווין שני).

המרכיבים העקריים של המערכת, תכונותיהם ותפקידיהם.

מערך לווינים
תפקיד הלווינים לשמש נקודות ציון,שמקומן ידוע, וביחס למקומן ימצא מקלט ה-GPS את מקומו, בכל עת ובכל מקום על כדור הארץ ומעליו. הלווינים משדרים מידע על גלי רדיו לכוון כדור הארץ לאזור שמתחת למסלולם .
שעונים אטומיים
פתוח שעונים מדויקים, שמאפשרים מדידת חלקים קטנים מאד של שניה, עד מעל ל-9 מקומות אחרי הנקודה העשרונית, הוא זה שמאפשר הגדרה מדוייקת של מקום הלווין במסלולו והטוח אל נקודות על כדור הארץ. השעונים מכונים "אטומיים" משום שקצב התנודות שממנו מקבלים את יחידות המדידה, מתקבל מספירת שנויים מחזוריים בקרינה הנפלטת ממתכות צסיום או רובידיום, שלהן תכונות מיוחדות לצורך זה. המבנה של השעון האטומי אינו קשה להבנה; אך העקרון הפיזיקלי שמסביר אותו חורג מתחום הידע הדרוש כאן. המדידה המדויקת של חלקי שניה דרושה משום שרוצים לנצל את גלי הרדיו למדידת מרחקים עד לדיוק של מטרים בודדים, וכידוע גלי הרדיו נעים במהירות האור שהיא 300.000 ק"מ בשניה.
שיטת שדור והעברת מידע ספרתי המכונה PSEUDO RANDOM NOISE MODULATION
פותחה שיטת שדור וקליטה שמאפשרת לכל הלווינים שבמערכת לשדר את נתוני הזהוי שלהם ומקומם, בה בעת, ועל אותו תדר שדור; ובכך לאפשר להרבה משתמשים ( מקלטים) על כדור הארץ , בכל מקום וללא כוונון, לקלוט רק את הלווינים שמהם יופק האתר. בתוך גל הרדיו שמשודר מהלווינים נמצא קוד , הכוונה היא ששנוים ברמות מתח מייצגות 'מספר אישי' של הלווין. הקוד מכונה PSEUDO RANDOM CODE והוא כמו "מפתח" שהמקלט מנסה להתאים לאחד מכמה "מנעולים" שנמצאים בתוכו. המקלט מביא את ה"מנעולים" שהוא מייצר ,על סמך נתונים שצבורים בזכרונו, לנקודת בקורת עד לקבלת התאמה. תאור מדויק של השיטה חורג מתחום הידע הדרוש למפעיל מקלט ה-GPS (ראה תרשים בהמשך).

פתוח בתחום אלקטרוניקה של המחשבים
רבוי המשימות, המהירות והדיוק שיכול לבצע מקלט ה-GPS מתאפשר כתוצאה של מזעור מעבדי- נתונים, הגדלת נפח הזכרון, הגדלת מהירות תנועת הנתונים ופתוח תוכנות יותר עצמאיות ויותר פשוטות למשתמש, ועוד פתוח שיטות ממשק ממכשור אחר באתחול עצמי (חבור למצפן, מכ"מ, מד-דרך, מד-עומק וכו').

יחידות השליטה במערכת
יחידות השליטה של המערכת הן מתקנים של משרד ההגנה של ארה"ב , ובאמצעותן מופעלים הלווינים, מבוצעים שנויים ותיקונים במסלולם ובשדוריהם. הפקוד על הלווינים מבוצע מהקרקע עלידי תקשורת רדיו בערוצים מיוחדים לכך, ובהוראות למחשב שבלווין, שבהמשך מפעיל את המכלולים האחרים. עדכונים על זמינות הלווינים נתן לקלוט במקלט המכונה NAVTEX.

איך מסודרים הלווינים לצורך כסוי עולמי?
כ-27 לווינים הוכנסו ל-6 מסלולים , כך שבכל מסלול נעים כ-4 לווינים, וכל מסלול נטוי ב-55 מעלות למשנהו. כך נוצר מצב שלמקלטים על כדור הארץ ימצאו 4 לווינים זמינים רוב הזמן. המספרים אינם קבועים משום שהמערכת נמצאת בפתוח מתמשך, ועוד משום שאורך החיים של הלווינים נע בין 5 ל-7 שנים , ואז יש להחליפם בגלל דעיכת מקור החשמל שלהם. כאן חשוב למי שמפעיל מקלט, שידע, שאין רציפות מוחלטת בקליטת שדורי הלווינים, וקיים במקלטים תפריט המציג את מספר הלווינים הנקלטים ואיכות הקליטה של כל אחד מהם. עוד חשוב לדעת, שיחס הקרבה בין הלווינים הנקלטים עלול להשפיע על הדיוק של הפקת האתר.

הלווינים נעים בגובה 20.000 ק"מ ומסלוליהם מסודרים כך שבכל מקום על כדור הארץ יקלטו לפחות 4 מהם בכל עת. כך מתקבל 'כיסוי עולמי' - GLOBAL POSITIONING .

איך מזהה מקלט ה-GPS את מספר הלווינים הדרוש להפקת האתר?
כפי שצויין בעקרון הפקת האתר, לכלי שיט, דרושים לפחות 2 לווינים ולכלי טיס 3 לווינים, אך זה מספק רק להצגת העקרון הגיאומטרי (ראה תרשים). נבחן את הדרישות והפתרונות שנתנו להן.
1. הפרט החשוב בזהוי לווין כל שהוא, הוא חשוב המרחק , שבינו ובין המקלט, משום שזה אומר למקלט שהוא נמצא בנקודה כל שהיא על מעטפת כדור שמחוגו הוא המרחק ביניהם. כדי לחשב את המרחק נדרש המקלט לזהות קוד מיוחד ללוין, שמשודר על גל רדיו. וזה מעלה שתי בעיות בצד המקלט: האחת, מהירות גלי הרדיו היא 300.000 ק"מ בשניה, ובמהירות כזו נדרש המקלט לחשב את הזמן הקצר שחלף מרגע שדור הלווין ועד לקליטה. הכפלת הזמן שנמדד במהירות גלי הרדיו תתן את המרחק. לצורך זה דרוש שעון מדוייק מאד. שעון כזה הוא מה שמכונה "שעון אטומי". שעון כזה מקבל את הקצב המדויק לפעולתו ממכלול מיוחד המכונה מתנד ( OSCILLATOR ) של אטום צסיום או רובידיום (שתיהן מתכות עם תכונות מיוחדות). שעון כזה הואיקר מאד וגדול בנפחו. לא מעשי להתקין שעון כזה בכל מקלט GPS , לכן הותקנו שעונים כאלה רק בצדהלווינים, ואילו במקלטים על כדור הארץ קיים שעון

2. גביש מהסוג שמקובל בשעוני יד; אך, שעון זה מתעדכן ברציפות על ידי השעונים האטומים שבלווין, דרושה לכך קליטה של לווין נוסף - לצורך תקון הפרשי זמנים. לכן דרושים לפחות 3 לווינים לכלי שיט ולפחות 4 לכלי טיס. הבעיה השניה היא שקליטת 3 ויותר לווינים בו בזמן, וזהוי "אישי" של כל אחד מהם, אינה יכולה להתקיים, בפשטות, על ערוץ תקשורת יחיד לכל המקלטים שמפוזרים אצל המשתמשים השונים. לכן פותחה שיטת שדור מיוחדת המכונה PSEUDO RANDOM NOISE MODULATION (במקלטים היא מופיעה בקצור PRN ). השיטה פותרת הן את בעית זהוי כל לווין בנפרד, והן את בעית עדכון השעון בכל מקלט; ובכך פותרת גם בעיה שלישית של פשטות המקלט, בזה שאינו נדרש לקלוט מספר רב של ערוצים. השיטה מבוססת על שידור קוד ספרתי המכונה "PSEUDO RANDOM CODE ". באופן כללי המקלט מכיל בזכרון את קוד הזהוי של כל לווין ומתבצעת בו השוואה מחזורית עם כל השדורים הנקלטים עד להשגת זהות עם הזכרון ומציאת הפרש הזמן. להמחשה מובא תרשים דוגמה וצריך להתיחס אליו כאילו "מנסה" המקלט בעזרת צרור מפתחות לפתוח מספר מנעולים, שהם הלווינים הנקלטים באותה עת.

באותה דרגת חשיבות של זהוי הלווין חשוב שהלווין ינוע במסלול יציב, לא יסטה ממסלולו ויופיע בכל נקודה על מסלולו במחזוריות מדוייקת. זאת משום שעצם מקומו הוא חלק מזהויו, ומקומו, הצפוי בכל רגע, נמצא בזכרון המקלט ומשמש בסיס לאתורו. לשם כך הוכנסו הלווינים למסלולים בגובה של כ- 20.000 ק"מ מעל כדור הארץ, כשזה נמצא מתאים להקטנת השפעת כח המשיכה של כדור הארץ וגם למניעת שבושים בשדורי הלווינים כתוצאה משדורים אחרים. עם זאת, משקל כל לווין יכול להגיע ל-840 ק"ג וישנה השפעה של כח המשיכה של כדור הארץ, ולכן ישנו מרכז שליטה על הלווינים שמבצע, ביחד עם משימות אחרות, מדידות ותיקונים במסלולי הלווינים. פעולות כאלה מבוצעות על ערוץ תקשורת מיוחד בין הלווינים ותחנת השליטה והן מכונות "טלמטריה"

סיכום מציאת הטווח בין הלווינים ובין מקלט הGPS

לווין ה GPS שולח אות יחודי, לכל לווין אות אחר. מקלט ה GPS קולט את האות ומזהה את הלווין בעזרת מאגר הנתונים שבו.
המקלט עצמו מפעיל אות דומה לאות הנשלח מהלווין באותו זמן בו שולח הלווין את האות. בגלל המרחק ומהירות גלי הרדיו (שמהירותם כמהירות האור) יתקבל האות של הלווין אחרי הפעלת האות מהמקלט עצמו.
על ידי מדידת הפרש הזמנים בין הפעלת האות מהמקלט ובין קבלת האות מהלווין, נוכל לחשב את הטווח שלנו מהלווין.

בציור הפרש הזמנים הוא 0.06 שניות.
מהירות האור היא 300,000 קילומטר לשניה שהם 186,000 מייל ימי בשניה.
נמצא שהטווח בין המקלט ובין הלווין הוא:

בציור כדור דמיוני שבמרכזו לווין, הכדור הוא בעל רדיוס של 11,160 מייל. המקלט נמצא באחת מהנקודות שנמצאות על מעטפת הכדור.
בציור זה מתקבלות אותות משני לווינים, מרחקם שונה, והפרשי זמן האותות הוא שונה.
גם לגבי הלווין השני המקלט נמצא על המעטפת של הכדור, כלומר, המקלט נמצא על מעגל החיתוך של שני הכדורים.
בציור נראה המעגל כאליפסה בגלל זוית המבט.
בכדי למצוא מיקום כאשר אנו נמצאים בגובה פני הים (מתוקן לפני הים - תיקון לגובה האנטנה ולדטום המפה) מספיק לנו לקבל נתונים משני לווינים, אמנם קיבלנו שתי נקודות חיתוך, אך אחת מהן רחוקה מידי ומהירותה לא הגיונית.

מעגל החיתוך של שני הכדורים חותכים גם את מעטפת כדור הארץ. החיתוך היא בשתי נקודות שבאחת מהן נמצא המקלט.
בציור נראה מעגל החיתוך של שני הלווינים ונקודת החיתוך עם כדור הארץ.

עד כאן הכל טוב ויפה, הבנו שבעזרת שני לווינים ושעון מדוייק אפשר למצוא את מיקומנו בגובה פני הים.
השעונים בלווינים כאמור הם שעונים אטומים מדוייקים. אבל, בגלל מחירם המשמעותי אין אפשרות להרכיב במקלט GPS שעון כזה, ולכן תווצר שגיאה, איך פתרו את השגיאה נראה בהסבר הבא.
לשם ההפשטה, נדון בהסבר בציורים דו ממדיים ולא בתלת ממדיים, העיקרון דומה ופשוט יותר לציור והסבר.
בציור נראים שני לווינים שמרחקם ממקומנו הוא 4 שניות אור ו5 שניות אור בהתאם.
שנית אור = המרחק בו עובר האור במשך שניה אחת = 300,000 ק"מ.

נקודת החיתוך A היא מיקומנו האמיתי.
נניח שיש שגיאה בת שתי שניות בשעון המקלט , המכשיר יקבע את מיקומנו בנקודה B שכמובן היא אינה נכונה.

כאן בא לעזרתנו לווין נוסף, בציור מרחקו הוא 8 שניות אור, השעון שלו כמובן שעון אטומי והזמן שלו מסונכרן עם שאר הלווינים, המעגל שיצור יחתך עם המעגלים הקודמים בנקודה A שהיא מיקומנו האמיתי.

המסקנה היא שבכדי למצוא את מיקומנו בגובה פני הים אנחנו זקוקים לשלשה לווינים.
בכדי למצוא את המיקום ואת הגובה מעל פני הים נצטרך להעזר בארבעה לווינים לפחות.

מהם הגורמים שמשפיעים על המהירות והדיוק של הפקת האתר

א. סוג המקלט שיטת עבוד הנתונים. בהיסטוריה של התפתחות המקלטים, המקלט הפשוט ביותר קולט בסדר טורי את אותם 3 או 4 לווינים שנקלטו ראשונים, ומבצע קליטה חוזרת של אותם לווינים עד להשלמת הזהוי ועבוד המידע. שיטה זו מכונהSEQUENCING , תהליך הפקת האתר עלול להתמשך (מעל לדקה) אך המקלט זול ואינו צורך זרם גבוהה, ולכן מאריך את משך פעולתו מסוללות. שיטה שניה, מהירה יותר, מכונה "רבוב-זמן" = TIME MULTIPLEXING , בשיטה זו מתבצעת סריקה מהירה של מאגרי המידע והשוואה עם הנתונים הנקלטים מהלווינים במחזוריות של כ-50 פעמים בשניה, עד להשלמת כל המידע הדרוש. המידע המעובד בשיטה זו מספק עדכון אתר במרוחים של שניות בודדות. בשיטה השלישית המקלט מספק 4 או יותר מסלולי קליטה מקביליים , וכל מסלול ננעל לקליטה על לווין שונה ועבוד המידע מתבצע ללא דחוי במהירות גבוהה. שיטה זו מכונה "עקיבה- רצופה" CONTINUOUSE TRACKING . מקלטים כאלה הם היקרים יותר ולכן ראוי לבדוק, לפני השמוש המיועד, איזה מקלט נרכש. ישנם יצרנים שאינם מציינים את שיטת הפעולה של המקלט, וחשוב לנסות את המקלט לפני הרכישה.

פעולתו של הקטע הממוסגר הופסק והוא מופיע כאן לשם השלמת הידע בנושא

ב. הפחתה יזומה של רמת הדיוק כפי שהוזכר, המערכת מופעלת על ידי משרד ההגנה האמריקאי לצרכים צבאיים , לצרכים אלה הלווינים משדרים בערוץ שונה מהאזרחי בקוד המכונה קוד P מהמילה PRECISION = דיוק. לצורך השמוש האזרחי הקוד המשודר מכונה A/C COARSE ACQUISITION כלןמר דיוק מופחת. על קוד זה שולטים המפעילים של המערכת והם מזריקים שגיאה מכוונת לפי שקוליהם. לשגיאה זו קוראים שגיאה של "ברירת הזמינות" SELECTIVE AVAILABILITY = A/S . שגיאה זו יכולה להגדיל את השגיאה הצפויה עד כדי 120 מטר. המשתמש האזרחי אינו יכול לדעת מתי ובאיזו רמה מופעלת השגיאה; אך עם זאת, כאשר כלי השיט, שבו המקלט, אינו נע כלאמר מהירות 0 ועם זאת מקבלים קריאות משתנות של מהירות בין 0.2 ל-0.7 קשר , נתן להניח שמופעלת ה-A/S . עוד, כצפוי, כאשר מוצב מכשול, נמצאת דרך לעוקפו. מספר ארגונים וחברות שמספקות שרותי נווט לספנות וטיס הקימו תחנות לקליטת מה שמכונה DGPS = DIFFERENCIAL GPS , כלאמר מערכת הפרשית . התחנות מסוג זה קולטות את שדורי ה-GPS ומשוות את התוצאה עם האתר הקבוע שלהן, ההפרש בין האתרים הוא השגיאה . המידע על השגיאה משודר במהדורות של אזהרות לנווט NAVIGATIONAL WARNINGS (NX ) ובכך נתן למפעיל לתקן בעצמו את השגיאה; או לחליפין קיימים מקלטי GPS שקולטים ישירות את תחנת הבקורת לתוך ערוץ מיוחד במקלט, וזה מזין ישירות את מחשב האתר , ומציג אתר מדויק ברמה P . כמובן אלה יקרים וצריכים להמצא בטוח הקליטה של תחנת הבקורת.


DGPS
Differential GPS משלב עוד יחידת קליטה של תחנת קרקע שאתרה ידוע ומקטין את השגיאה.
בציור מימין תחנת חוף שמיקומה ידוע. התחנה מקבלת את מיקומה על ידי הGPS והיות ומקומה ידוע היא מחשבת את השגיאה המובנת ומתקנת את מיקומהו של כלי השייט.

ג. נתוני אתחול המקלטים החדישים מאתחלים את עצמם בתהליך שיכול להתמשך עד כדי 15 דקות, ממצב שבו לא אגור כל מידע במקלט ועד לסיום יניקת רוב המידע הדרוש לקבלת אתר . עם זאת מאפשרים רוב היצרנים להכנס לתפריטים שיאיצו את האתחול, וחשוב יותר, יעצבו את התוצאות לפי הצרכים המיוחדים של כל משתמש. נסקור להלן את נושאי האתחול העקריים לפי סדר חשיבותם:-
שעה ותאריך בתפריט זה מעדכנים את הזמן המקומי של המשתמש עם הזמן הבין לאומי המתואם (UTC/LOCALTIME ).
אתר מקורב DR הכנסת האתר המקורב חשובה משתי סבות : ראשית היא מאיצה את תהליך הפקת האתר בכך, שהנתונים שקולט המקלט מתכנסים ל"צד" של האתר המקורב ולא לאפשרות נוספת של נקודת חתוך שניה שאינה מתאימה. שנית, אם יש חבור של מד-דרך/מהירות למקלט ה-GPS , במקרה שלא תהיה קליטת לוינים , מסיבה כל שהיא, המקלט ישמש ביחד עם השעון והמצפן כ"מחשב אתר מקורב" DR COMPUTOR .
גובה האנטנה ו"אפס המפה" או "תקן המפה" = CHART DATUM האתר שמחושב במקלט הוא נקודת החתוך של מעטפת כדור הארץ עם המעטפות של עוד שני כדורים שבמרכזם הלווינים. כדי למקם את כלי השיט במשור המפה הימית דרוש תחילה "להוריד" את נקודת החתוך מהאנטנה למשור פני הים , כלאמר, צריך להזין את התפריט המתאים במקלט, בגובה הכללי של האנטנה מעל פני הים (גובה הספון בו נמצא המקלט עם אנטנה פנימית או גובה הספון + גובה התורן של אנטנה חיצונית שמעליו). שנית, כדור הארץ אינו כדור סימטרי , וגם פני הימים אינם בגובה אחיד, נוסף לכך משתמשים שונים משתמשים במפות שונות. המפות יכולות להיות שונות הן בנקודה שביחס אליה נמדדים הגבהים, מה שמכונה בקצור DATUM , והן ביחידות ובקנה המידה של חלוקות הסריג (קואורדינטות). לכן, בזמן האתחול, נדרשים לבחור באחד מהתקנים המוכנים מראש ברשימה שבזכרון המקלט; לצרכי שיט באזורנו מספק התקן המכונה 84 - WGS (ראה תרשימים ). בנוסף לרשימה המוכנה יכול המשתמש להזין את המקלט בנקודת אפס לפי בחירתו לדוגמה לצורך גרירת רשתות דיג באזור מוגדר או לבצוע קדוחים תת ימיים.

להלן תפריט רשימה שנתן לקבל במקלט GPS תחת הכותרת DATUM OPTIONS :-
WGS-84 World Geodetic Survey 1984
NAD 27 North America Datum 1927
Alaska/Canada
European
Tokyo
Australian
WGS-72 World Geodetic Survey 1972
NAD 83 North American Datum 1983
Finnish
Great Britain
Hjorsey 55
User datum Defined by user


ד. הפחתת הדיוק הקשורה למקום הלווינם בחלל (המרחקים בינהם ומקומם במסלול המתוכנן)
זה מכונה GDOPGEOMETRIC DILUTION OF PRECISION= ה- GDOP מורכב משתי שגיאות : האחת TIME DILUTION OF PRECISION TDOP וזו שגיאה שנובעת מסטיות קטנות במדידת הפרשי הזמן שדרושים לחשוב מקומו של כל לווין במסלולו. שגיאה זו מבוקרת ומתוקנת על ידי מרכז השליטה, ותרומתה לשגיאה הכללית היא כ-1 מטר. השגיאה השניה מכונה PDOP = POSITION DILUTION OF PRECISION כלאמר זו תלויה במקום , או בתצורת הפזור של כל אחד מהלווינם והמקלט במרחב. הפחתת דיוק זו, מופרדת לשני רכיבים: רכיב אנכי המכונה VDOP= VERTICAL DILUTION OF POSITION והשפעתו תהיה משמעותית בעקר בנווט כלי טיס או בהרים, מה שמכונה נווט תלת-ממדי D3 . כמו כן, זה הרכיב שיגרום לשגיאה קבועה אם לא יכניס המפעיל את גובה האנטנה וה-DATUM של המפה. לכלי שיט בעסוק רגיל , השגיאה מרכיב זה היא זניחה. הרכיב השני נקרא הרכיב האופקי HDOP = HORIZONTAL DILUTION OF PRECISION , והוא המשמעותי יותר בהפחתת הדיוק בשיט על פני הים. הנווט בשטחים משוריים בגובה ממוצע אחיד נקרא נווט דו-מימדי D2 . התרומה בשגיאה של רכיב זה היא הגדולה ביותר משום שהיא משמשת מכפיל לכל יתר השגיאות. עם זאת, מקלטים טובים מכילים תוכנית פנימית לבחירת הלווינים שיתנו את זוית החתוך הטובה ביותר להגדרת האתר. ועוד, נתנת למפעיל אפשרות לקרא במקלט אילו לווינים משתתפים ולבטל את אלה שאינם תורמים לשפור הדיוק. כך המקלט יסרוק רק אתהמתאימים ויחיש את פעולתו.



Horizontal Dilution Of Precision

ה. שגיאה בגלל שנויים בתנאי ההתפשטות של גלי הרדיו מהלווין בחלל למקלט על כדור הארץ. כאשר השדורים מהלווינם נכנסים לשכבות הקרובות לכדור הארץ - היונוספירה והאטמוספרה- הם עלולים לשנות את מהירותם וכוונם וגם להחלש ביחס לרעש רקע. מקלטים שבנויים לקלוט שני תדרי שדור שונים של הלווין (MHZ 1575.42 = 1L ו- MHZ 1227.60 = 2L ) מבצעים פעולה שמקטינה את השגיאה שתנבע מתופעות אלה. רוב המקלטים מציגים תמונה של הלווינים הנקלטים עם ציון של איכות הקליטה ביחידות המסומנות SNRSIGNAL TO NOISE RATIO=, וזה מושג בסיסי בתקשורת אלקטרונית ופרושו "יחס אות לרעש" כשהאות הוא המידע הרצוי. מקלטים טובים מבצעים מיון ואינם מביאים לשמוש אותות חלשים שיגרמו להשהיה בהפקת האתר.

ו. שגיאה מהמקלט עצמו מקלט ה-GPS עלול לגרום לשגיאה של כ-2 מטרים והיא יכולה לנבוע ממספר גורמים הקשורים באלקטרוניקה והתצוגה של המקלט.

לסכום נתן לאמר שמקלט טוב, שבוצע בו אתחול לפי הוראות היצרן, יכול לתת דיוק של אתר עם שגיאות בסדר גודל של כמה עשרות מטרים, ואם ישנה הפעלה של שגיאה יזומה A/S , השגיאה יכולה לגדול לסביבת 120 מטר