Globální družicový polohový systém (anglicky Global Navigation Satellite System, zkratkou GNSS) je služba umožňující za pomoci družic autonomní prostorové určování polohy s celosvětovým pokrytím. Uživatelé této služby používají malé elektronické rádiové přijímače, které na základě odeslaných signálů z družic umožňují vypočítat jejich polohu s přesností na desítky až jednotky metrů. Přesnost ve speciálních nebo vědeckých aplikacích může být až několik centimetrů až milimetrů.
V současné době jsou v činnosti čyři systémy a to americký GPS (Global Positioning System) ruský GLONASS (Globalnaja Navigacionnaja Sputnikovaja Sistěma) evropský systém EGNOS jako předchůdce globálního polohovacího a navigačního satelitového systému GALILEO
Princip funkce:
Zjednodušeně lze družicové polohové systémy popsat jako družicový rádiový dálkoměrný systém:
- Dálkoměrný systém je takový, kdy se poloha nějakého objektu určuje ze vzdáleností od bodů se známou polohou. Např. v krajině může určit svoji polohu pomocí mapy a dalekohledu, který umí změřit vzdálenost od pozorovaného objektu. Dalekohledem změříme vzdálenost ke dvěma význačným objektům, které jsou zároveň na mapě a kružítkem na mapě nakreslíme kolem každého objektu kružnici o změřeném poloměru. Naše poloha je v jednom z průsečíků obou kružnic (existují dvě řešení).
- Rádiový systém pro měření určitého parametru využívá rádiových vln. „Rádiový dálkoměrný“ systém k měření vzdálenosti využívá rádiových vln takto: Do bodu se známou polohou je umístěn vysílač, který vysílá rádiové vlny s časovými značkami. V bodě, jehož poloha se měří, umístíme přijímač, který porovnává časové značky se svými „hodinami“. Tím je možno změřit zpoždění, tj. jak dlouho trvalo rádiové vlně, než k přijímači dorazila. Protože se radiové vlny pohybují známou rychlostí, stačí pro výpočet požadované vzdálenosti vynásobit změřené zpoždění touto rychlostí.
- Družicový je systém označován proto, že body se známou polohou jsou družice obíhající Zemi. Proto musí být v jejich vysílání nejen časové značky, ale i parametry dráhy dané družice, z nichž lze polohu při odeslání zprávy vypočítat
Rádiové vysilání:
Každá družice v různých systémech GNSS vysílá rádiové vlny. Aby se jednotlivé systémy GNSS vzájemně nerušily má každý vyhrazenou frekvenci, případně smluvený způsob vysílání na stejné frekvenci. V rámci jednoho systému GNSS je družic několik desítek a aby bylo možno odlišit jednu od druhé, používá se několik metod:
- kódové - CDMA (Code Division Multiple Access) - každá družice vysílá různé kódy na stejné frekvenci, které se svou charakteristikou blíží náhodnému kódu a proto se označují za PRN (Pseudo Random Noise). Přijímač pak na základě znalosti tohoto kódu snadno zesílí hledaný signál a odfiltruje jako šum ostatní. Využívá ho GPS, Galileo.
- frekvenční - FDMA (Frequency Division Multiple Access) - každá družice vysílá stejné kódy na jiné frekvenci, což vyžaduje velký počet volných frekvencí. Nevýhodou jsou vznikající interference vlnění při šíření radiových vln a obtížná interoperabilita mezi různými systémy GNSS. Využívá ho GLONASS.
- časové - TDMA (Time Division Multiple Access) - každá družice vysílá na stejné frekvenci stejné kódy, ale v jiném čase. Tento způsob je komplikovaný na realizaci přijímače a nepoužívá se.
Určování polohy a času:
GNSS systémy jsou obvykle navrženy k jednomu principiálně jednoduchému způsobu výpočtu polohy, přesto je však možno ve speciálních aplikacích uplatnit jiné přístupy:
- Kódová
- Fázová
- Dopplerovská
- Úhloměrná
