Sistem Pemosisi Global: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Tidak ada ringkasan suntingan |
Tidak ada ringkasan suntingan Tag: kemungkinan perlu dirapikan |
||
Baris 25:
== Prinsip ==
[[Berkas:GPS signal modulation scheme2.svg|190px|jmpl|Skema modulasi sinyal GPS: L1 C/A, L1 P(Y), L2 P(Y), SAASM]]
[[Berkas:GPS Signals.png|190px|jmpl|Sinyal GPS tersusun atas pembawa, pseudorandom noise, dan data navigasi (sumbu waktu tidak berskala!).]]
[[Berkas:Gps compass galileo frequency allocation Asimsky 05 2008.jpg|300px|jmpl|sketsa alokasi frekuensi oleh sistem navigasi satelit]]
[[Berkas:Gnss bandwidth.svg|300px|jmpl|Skema bandwidth pendudukan dan frekuensi pusat GNSS: GPS, GLONASS, Galileo, Kompas]]
[[Berkas:A-GPS.svg|300px|jmpl|Komponen saat memperbarui almanak GPS menggunakan A-GPS dan jaringan GSM]]
[[Berkas:GPS delay.svg|300px|jmpl|GPS delay by elevation]]
Satelit GPS membawa jam atom yang sangat stabil yang disinkronkan satu sama lain dan dengan jam atom referensi di stasiun kontrol darat; setiap penyimpangan jam di atas satelit dari waktu referensi yang dipertahankan di stasiun darat dikoreksi secara teratur. Karena kecepatan gelombang radio ( kecepatan cahaya ) konstan dan tidak bergantung pada kecepatan satelit, waktu tunda antara saat satelit memancarkan sinyal dan stasiun darat menerimanya sebanding dengan jarak dari satelit ke stasiun darat. Dengan informasi jarak yang dikumpulkan dari beberapa stasiun darat, koordinat lokasi satelit apa pun pada waktu apa pun dapat dihitung dengan sangat presisi.
Setiap satelit GPS membawa catatan akurat
=== Deskripsi lebih rinci ===
Setiap satelit GPS terus menerus menyiarkan sinyal ( gelombang pembawa dengan modulasi ) yang meliputi:
* Kode pseudorandom (urutan angka satu dan nol) yang diketahui oleh penerima. Dengan menyelaraskan waktu antara versi yang dihasilkan penerima dan versi kode yang diukur oleh penerima, waktu kedatangan (TOA) dari titik yang ditentukan dalam urutan kode, yang disebut epoch, dapat ditemukan dalam skala waktu jam penerima.
* Pesan yang mencakup waktu transmisi (TOT) dari kode epoch (dalam skala waktu GPS) dan posisi satelit pada saat itu
Secara konseptual, penerima mengukur TOA (menurut jamnya sendiri) dari empat sinyal satelit. Dari TOA dan TOT, penerima membentuk empat nilai waktu terbang (TOF), yang (dengan kecepatan cahaya) kira-kira setara dengan jangkauan penerima-satelit ditambah perbedaan waktu antara penerima dan satelit GPS dikalikan dengan kecepatan cahaya, yang disebut pseudo-range. Penerima kemudian menghitung posisi tiga dimensi dan deviasi jam dari keempat TOF.
Dalam praktiknya, posisi penerima (dalam koordinat Cartesian tiga dimensi dengan asal di pusat Bumi) dan pergeseran jam penerima relatif terhadap waktu GPS dihitung secara bersamaan, menggunakan persamaan navigasi untuk memproses TOF.
Lokasi solusi penerima yang berpusat di Bumi biasanya diubah menjadi lintang , bujur, dan ketinggian relatif terhadap model Bumi elipsoidal. Ketinggian tersebut kemudian dapat diubah lebih lanjut menjadi ketinggian relatif terhadap geoid , yang pada dasarnya adalah permukaan laut rata-rata. Koordinat ini dapat ditampilkan, seperti pada tampilan peta bergerak , atau direkam atau digunakan oleh beberapa sistem lain, seperti sistem panduan kendaraan.
=== Geometri pengguna-satelit ===
Meskipun biasanya tidak terbentuk secara eksplisit dalam pemrosesan penerima, perbedaan waktu kedatangan konseptual (TDOA) menentukan geometri pengukuran. Setiap TDOA sesuai dengan hiperboloid revolusi. Garis yang menghubungkan dua satelit yang terlibat (dan ekstensinya) membentuk sumbu hiperboloid. Penerima terletak di titik tempat tiga hiperboloid berpotongan.
Kadang-kadang dikatakan secara keliru bahwa lokasi pengguna berada di persimpangan tiga bola. Meskipun lebih mudah divisualisasikan, hal ini hanya terjadi jika penerima memiliki jam yang disinkronkan dengan jam satelit (yaitu, penerima mengukur jarak sebenarnya ke satelit, bukan perbedaan jarak). Ada manfaat kinerja yang nyata bagi pengguna yang membawa jam yang disinkronkan dengan satelit. Yang terpenting adalah hanya tiga satelit yang diperlukan untuk menghitung solusi posisi. Jika merupakan bagian penting dari konsep GPS bahwa semua pengguna perlu membawa jam yang disinkronkan, jumlah satelit yang lebih sedikit dapat digunakan, tetapi biaya dan kompleksitas peralatan pengguna akan meningkat.
=== Penerima dalam operasi terus menerus ===
Uraian di atas merupakan gambaran situasi permulaan penerima. Sebagian besar penerima memiliki algoritma lintasan , terkadang disebut pelacak , yang menggabungkan serangkaian pengukuran satelit yang dikumpulkan pada waktu yang berbeda—dengan kata lain, memanfaatkan fakta bahwa posisi penerima yang berurutan biasanya berdekatan satu sama lain. Setelah serangkaian pengukuran diproses, pelacak memperkirakan lokasi penerima yang sesuai dengan serangkaian pengukuran satelit berikutnya. Ketika pengukuran baru dikumpulkan, penerima menggunakan skema pembobotan untuk menggabungkan pengukuran baru dengan prediksi pelacak. Secara umum, pelacak dapat (a) meningkatkan posisi penerima dan akurasi waktu, (b) menolak pengukuran yang buruk, dan (c) memperkirakan kecepatan dan arah penerima.
Kerugian dari pelacak adalah bahwa perubahan kecepatan atau arah hanya dapat dihitung dengan penundaan, dan bahwa arah yang diperoleh menjadi tidak akurat ketika jarak yang ditempuh antara dua pengukuran posisi turun di bawah atau mendekati kesalahan acak pengukuran posisi. Unit GPS dapat menggunakan pengukuran pergeseran Doppler dari sinyal yang diterima untuk menghitung kecepatan secara akurat. [ 77 ] Sistem navigasi yang lebih canggih menggunakan sensor tambahan seperti kompas atau sistem navigasi inersia untuk melengkapi GPS.
=== Aplikasi non-navigasi ===
GPS memerlukan empat atau lebih satelit agar terlihat untuk navigasi yang akurat. Solusi persamaan navigasi memberikan posisi penerima beserta perbedaan antara waktu yang dicatat oleh jam di dalam pesawat penerima dan waktu sebenarnya, sehingga menghilangkan kebutuhan akan jam berbasis penerima yang lebih tepat dan mungkin tidak praktis. Aplikasi untuk GPS seperti transfer waktu , pengaturan waktu sinyal lalu lintas, dan sinkronisasi stasiun pangkalan telepon seluler , memanfaatkan pengaturan waktu yang murah dan sangat akurat ini. Beberapa aplikasi GPS menggunakan waktu ini untuk tampilan, atau, selain untuk kalkulasi posisi dasar, tidak menggunakannya sama sekali.
Meskipun empat satelit diperlukan untuk operasi normal, lebih sedikit yang berlaku dalam kasus-kasus khusus. Jika satu variabel sudah diketahui, penerima dapat menentukan posisinya hanya dengan menggunakan tiga satelit. Misalnya, sebuah kapal di lautan terbuka biasanya memiliki ketinggian yang diketahui mendekati 0m , dan ketinggian sebuah pesawat terbang mungkin diketahui. Beberapa penerima GPS dapat menggunakan petunjuk atau asumsi tambahan seperti menggunakan kembali ketinggian terakhir yang diketahui, perhitungan mati , navigasi inersia , atau memasukkan informasi dari komputer kendaraan, untuk memberikan posisi (yang mungkin terdegradasi) ketika kurang dari empat satelit terlihat.
== Struktur ==
Baris 43 ⟶ 74:
[[File:XM982 Excalibur inert.jpg|thumb|right|Peluru artileri berpemandu GPS Excalibur M982]]
GPS saat ini terdiri dari tiga segmen utama. Segmen ini adalah segmen antariksa, segmen kontrol, dan segmen pengguna. Angkatan Antariksa AS mengembangkan , memelihara, dan mengoperasikan segmen antariksa dan kontrol. Satelit GPS menyiarkan sinyal dari antariksa, dan setiap penerima GPS menggunakan sinyal ini untuk menghitung lokasi tiga dimensinya (lintang, bujur, dan ketinggian) dan waktu saat ini.
=== Segmen ruang angkasa ===
Segmen ruang angkasa (SS) terdiri dari 24 hingga 32 satelit, atau Wahana Ruang Angkasa (SV), di orbit Bumi sedang , dan juga mencakup adaptor muatan untuk pendorong yang diperlukan untuk meluncurkannya ke orbit. Desain GPS awalnya menyerukan 24 SV, masing-masing delapan dalam tiga orbit yang kira-kira melingkar , tetapi ini dimodifikasi menjadi enam bidang orbit dengan masing-masing empat satelit. Enam bidang orbit memiliki kemiringan sekitar 55° (kemiringan relatif terhadap ekuator Bumi ) dan dipisahkan oleh asensio rektum 60° dari simpul menaik (sudut sepanjang ekuator dari titik referensi ke perpotongan orbit). Periode orbit adalah setengah hari sideris , yaitu 11 jam dan 58 menit, sehingga satelit melewati lokasi yang sama atau lokasi yang hampir sama setiap hari. Orbitnya diatur sedemikian rupa sehingga setidaknya enam satelit selalu berada dalam garis pandang dari mana saja di permukaan Bumi (lihat animasi di sebelah kanan). Hasil dari tujuan ini adalah bahwa keempat satelit tidak berjarak sama (90°) dalam setiap orbit. Secara umum, perbedaan sudut antara satelit di setiap orbit adalah 30°, 105°, 120°, dan 105°, yang jika dijumlahkan menjadi 360°.
Mengorbit pada ketinggian sekitar 20.200 km (12.600 mil); radius orbit sekitar 26.600 km (16.500 mil), setiap SV membuat dua orbit lengkap setiap hari sideris , mengulang lintasan tanah yang sama setiap hari. Ini sangat membantu selama pengembangan karena bahkan dengan hanya empat satelit, penyelarasan yang benar berarti keempatnya terlihat dari satu tempat selama beberapa jam setiap hari. Untuk operasi militer, pengulangan lintasan tanah dapat digunakan untuk memastikan cakupan yang baik di zona pertempuran.
Pada Februari 2019 , ada 31 satelit di konstelasi GPS , 27 di antaranya sedang digunakan pada waktu tertentu dengan sisanya dialokasikan sebagai siaga. Yang ke-32 diluncurkan pada tahun 2018, tetapi pada Juli 2019 masih dalam evaluasi. Lebih banyak satelit yang dinonaktifkan berada di orbit dan tersedia sebagai cadangan. Satelit tambahan meningkatkan presisi kalkulasi penerima GPS dengan menyediakan pengukuran yang berlebihan. Dengan meningkatnya jumlah satelit, konstelasi diubah menjadi pengaturan yang tidak seragam. Pengaturan seperti itu terbukti meningkatkan akurasi tetapi juga meningkatkan keandalan dan ketersediaan sistem, relatif terhadap sistem yang seragam, ketika beberapa satelit gagal. Dengan konstelasi yang diperluas, sembilan satelit biasanya terlihat kapan saja dari titik mana pun di Bumi dengan cakrawala yang cerah, memastikan redundansi yang cukup besar atas minimum empat satelit yang dibutuhkan untuk suatu posisi.
=== Segmen kontrol ===
Segmen kontrol (CS) terdiri dari:
* stasiun kontrol utama (MCS),
* stasiun kontrol utama alternatif,
* empat antena darat khusus, dan
* enam stasiun monitor khusus.
MCS juga dapat mengakses antena darat Satellite Control Network (SCN) (untuk kemampuan perintah dan kontrol tambahan) dan stasiun monitor NGA ( National Geospatial-Intelligence Agency ). Lintasan penerbangan satelit dilacak oleh stasiun monitor khusus US Space Force di Hawaii, Kwajalein Atoll , Ascension Island , Diego Garcia , Colorado Springs, Colorado, dan Cape Canaveral , Florida, bersama dengan stasiun monitor NGA bersama yang dioperasikan di Inggris, Argentina, Ekuador, Bahrain, Australia, dan Washington, DC. Informasi pelacakan dikirim ke MCS di Schriever Space Force Base 25 km (16 mi) ESE dari Colorado Springs, yang dioperasikan oleh 2nd Space Operations Squadron (2 SOPS) dari US Space Force. Kemudian 2 SOPS menghubungi setiap satelit GPS secara teratur dengan pembaruan navigasi menggunakan antena darat khusus atau bersama (AFSCN) (antena darat khusus GPS terletak di Kwajalein , Pulau Ascension , Diego Garcia , dan Cape Canaveral ). Pembaruan ini menyinkronkan jam atom di satelit hingga beberapa nanodetik satu sama lain, dan menyesuaikan ephemeris model orbit internal setiap satelit. Pembaruan dibuat oleh filter Kalman yang menggunakan masukan dari stasiun pemantauan darat, informasi cuaca luar angkasa , dan berbagai masukan lainnya.
Ketika orbit satelit sedang disesuaikan, satelit tersebut ditandai tidak sehat , sehingga penerima tidak menggunakannya. Setelah manuver tersebut, teknisi melacak orbit baru dari darat, mengunggah ephemeris baru, dan menandai satelit tersebut sehat kembali.
Segmen kontrol operasi (OCS) saat ini berfungsi sebagai segmen kontrol yang tercatat. Segmen ini menyediakan kemampuan operasional yang mendukung pengguna GPS dan menjaga GPS tetap beroperasi dan berkinerja sesuai spesifikasi.
OCS menggantikan komputer mainframe era 1970-an di Pangkalan Angkatan Udara Schriever pada bulan September 2007. Setelah dipasang, sistem tersebut membantu memungkinkan pemutakhiran dan menyediakan fondasi bagi arsitektur keamanan baru yang mendukung angkatan bersenjata AS.
OCS akan terus menjadi sistem kendali darat yang tercatat hingga segmen baru, Sistem Kendali Operasi GPS Generasi Berikutnya (OCX), sepenuhnya dikembangkan dan berfungsi. Departemen Pertahanan AS telah mengklaim bahwa kemampuan baru yang disediakan oleh OCX akan menjadi landasan untuk meningkatkan kemampuan misi GPS, yang memungkinkan Angkatan Luar Angkasa AS untuk meningkatkan layanan operasional GPS kepada pasukan tempur AS, mitra sipil, dan pengguna domestik dan internasional. Program GPS OCX juga akan mengurangi biaya, jadwal, dan risiko teknis. Program ini dirancang untuk memberikan penghematan biaya pemeliharaan sebesar 50% melalui arsitektur perangkat lunak yang efisien dan Logistik Berbasis Kinerja. Selain itu, GPS OCX diharapkan berbiaya jutaan dolar lebih rendah daripada biaya untuk meningkatkan OCS sambil menyediakan kemampuan empat kali lipat.
Program GPS OCX merupakan bagian penting dari modernisasi GPS dan menyediakan peningkatan jaminan informasi atas program GPS OCS saat ini.
* OCX akan memiliki kemampuan untuk mengendalikan dan mengelola satelit GPS lama serta satelit GPS III generasi berikutnya, sembari mengaktifkan rangkaian lengkap sinyal militer.
* Dibangun di atas arsitektur fleksibel yang dapat cepat beradaptasi terhadap perubahan kebutuhan pengguna GPS yang memungkinkan akses langsung ke data GPS dan status konstelasi melalui informasi yang aman, akurat, dan dapat diandalkan.
* Memberikan prajurit informasi yang lebih aman, dapat ditindaklanjuti, dan prediktif untuk meningkatkan kesadaran situasional.
* Memungkinkan sinyal baru yang dimodernisasi (L1C, L2C, dan L5) dan memiliki kemampuan kode-M, yang tidak dapat dilakukan oleh sistem lama.
* Memberikan peningkatan jaminan informasi yang signifikan terhadap program saat ini termasuk mendeteksi dan mencegah serangan siber, sekaligus mengisolasi, menahan, dan mengoperasikan selama serangan tersebut.
* Mendukung kemampuan dan keterampilan perintah serta kontrol dengan volume yang lebih tinggi dan mendekati waktu nyata.
Pada tanggal 14 September 2011, Angkatan Udara AS mengumumkan penyelesaian Tinjauan Desain Awal GPS OCX dan mengonfirmasi bahwa program OCX siap untuk tahap pengembangan berikutnya. Program GPS OCX gagal mencapai tonggak penting dan menunda peluncurannya hingga tahun 2021, 5 tahun setelah batas waktu semula. Menurut Kantor Akuntansi Pemerintah pada tahun 2019, batas waktu tahun 2021 tampak goyah.
Proyek ini tertunda pada tahun 2023, dan (sampai Juni 2023) melebihi 73% anggaran perkiraan awalnya. Pada akhir tahun 2023, Frank Calvelli, asisten sekretaris Angkatan Udara untuk akuisisi dan integrasi ruang angkasa, menyatakan bahwa proyek tersebut diperkirakan akan berjalan pada suatu waktu selama musim panas tahun 2024.
=== Segmen pengguna ===
Segmen pengguna (AS) terdiri dari ratusan ribu pengguna militer AS dan sekutu dari Layanan Pemosisian Tepat GPS yang aman, dan puluhan juta pengguna sipil, komersial, dan ilmiah dari Layanan Pemosisian Standar. Secara umum, penerima GPS terdiri dari antena, yang disetel ke frekuensi yang dipancarkan oleh satelit, prosesor penerima, dan jam yang sangat stabil (sering kali berupa osilator kristal ). Penerima GPS juga dapat menyertakan layar untuk memberikan informasi lokasi dan kecepatan kepada pengguna.
Penerima GPS dapat menyertakan input untuk koreksi diferensial, menggunakan format RTCM SC-104. Ini biasanya dalam bentuk port RS-232 pada kecepatan 4.800 bit/s. Data sebenarnya dikirim pada kecepatan yang jauh lebih rendah, yang membatasi keakuratan sinyal yang dikirim menggunakan RTCM. Penerima dengan penerima DGPS internal dapat mengungguli penerima yang menggunakan data RTCM eksternal. Pada tahun 2006 , bahkan unit berbiaya rendah umumnya menyertakan penerima Wide Area Augmentation System (WAAS).
Banyak penerima GPS dapat menyampaikan data posisi ke PC atau perangkat lain menggunakan protokol NMEA 0183. Meskipun protokol ini secara resmi ditetapkan oleh National Marine Electronics Association (NMEA), referensi ke protokol ini telah dihimpun dari catatan publik, yang memungkinkan alat sumber terbuka seperti gpsd untuk membaca protokol tanpa melanggar hukum kekayaan intelektual. Protokol hak milik lainnya juga ada, seperti protokol SiRF dan MTK . Penerima dapat berinteraksi dengan perangkat lain menggunakan metode termasuk koneksi serial, USB , atau Bluetooth .
== Sinyal GPS ==
Baris 58 ⟶ 127:
Antarmuka ke Segmen Pengguna (penerima GPS) dijelaskan dalam Dokumen Kontrol Antarmuka (ICD). Format sinyal sipil dijelaskan dalam Spesifikasi Antarmuka (IS) yang merupakan bagian dari ICD.
== Komunikasi ==
Sinyal navigasi yang dikirimkan oleh satelit GPS mengodekan berbagai informasi termasuk posisi satelit, status jam internal, dan kesehatan jaringan. Sinyal-sinyal ini dikirimkan pada dua frekuensi pembawa terpisah yang umum untuk semua satelit dalam jaringan. Dua pengodean berbeda digunakan: pengodean publik yang memungkinkan navigasi resolusi rendah, dan pengodean terenkripsi yang digunakan oleh militer AS.
=== Format pesan ===
:{|class="wikitable" style="float:right; margin:0 0 0.5em 1em;" border="1"
|+ {{nowrap|GPS message format}}
! Subframes !! Description
|-
| 1 || Satellite clock,<br />GPS time relationship
|-
| 2–3 || Ephemeris<br />(precise satellite orbit)
|-
| 4–5 || Almanac component<br />(satellite network synopsis,<br />error correction)
|}
Setiap satelit GPS terus menerus menyiarkan pesan navigasi pada frekuensi L1 (C/A dan P/Y) dan L2 (P/Y) dengan kecepatan 50 bit per detik (lihat bitrate ). Setiap pesan lengkap membutuhkan waktu 750 detik ( 12+1 ⁄ 2 menit) untuk menyelesaikannya. Struktur pesan memiliki format dasar bingkai sepanjang 1500 bit yang terdiri dari lima subbingkai, setiap subbingkai berdurasi 300 bit (6 detik). Subbingkai 4 dan 5 disubkomutasi masing -masing 25 kali, sehingga pesan data lengkap memerlukan transmisi 25 bingkai penuh. Setiap subbingkai terdiri dari sepuluh kata, masing-masing berdurasi 30 bit. Jadi, dengan 300 bit dalam subbingkai dikalikan 5 subbingkai dalam bingkai dikalikan 25 bingkai dalam satu pesan, setiap pesan berdurasi 37.500 bit. Pada laju transmisi 50 bit/detik, ini memberikan waktu 750 detik untuk mengirimkan seluruh pesan almanak (GPS) . Setiap bingkai berdurasi 30 detik dimulai tepat pada menit atau setengah menit sebagaimana ditunjukkan oleh jam atom pada setiap satelit.
Subframe pertama dari setiap frame mengodekan nomor minggu dan waktu dalam minggu tersebut, serta data tentang kesehatan satelit. Subframe kedua dan ketiga berisi ephemeris – orbit yang tepat untuk satelit. Subframe keempat dan kelima berisi almanak , yang berisi informasi orbit dan status kasar hingga 32 satelit dalam konstelasi serta data yang terkait dengan koreksi kesalahan. Jadi, untuk mendapatkan lokasi satelit yang akurat dari pesan yang dikirimkan ini, penerima harus mendemodulasi pesan dari setiap satelit yang disertakan dalam solusinya selama 18 hingga 30 detik. Untuk mengumpulkan semua almanak yang dikirimkan, penerima harus mendemodulasi pesan selama 732 hingga 750 detik atau 12 detik.+1 ⁄ 2 menit.
Semua satelit menyiarkan pada frekuensi yang sama, mengodekan sinyal menggunakan akses berganda pembagian kode (CDMA) yang unik sehingga penerima dapat membedakan satelit satu dengan yang lain. Sistem ini menggunakan dua jenis pengodean CDMA yang berbeda: kode kasar/akuisisi (C/A), yang dapat diakses oleh masyarakat umum, dan kode tepat (P(Y)), yang dienkripsi sehingga hanya militer AS dan negara-negara NATO lainnya yang telah diberi akses ke kode enkripsi yang dapat mengaksesnya.
Ephemeris diperbarui setiap 2 jam dan cukup stabil selama 4 jam, dengan ketentuan untuk pembaruan setiap 6 jam atau lebih lama dalam kondisi non-nominal. Almanak biasanya diperbarui setiap 24 jam. Selain itu, data untuk beberapa minggu berikutnya diunggah jika terjadi pembaruan transmisi yang menunda pengunggahan data.
=== Frekuensi satelit ===
:{|class="wikitable" style="float:right; width:30em; margin:0 0 0.5em 1em;" border="1"
|+ {{nowrap|GPS frequency overview<ref name="handbook-pent">{{cite book|last1=Penttinen|first1=Jyrki T.J.|title=The Telecommunications Handbook: Engineering Guidelines for Fixed, Mobile and Satellite Systems|publisher=John Wiley & Sons|isbn=978-1-119-94488-1|url=https://books.google.com/books?id=HRQmBgAAQBAJ|language=en|date=2015}}</ref>{{rp|607}}}}
! Band !! Frequency !! Description
|-
| '''L1''' || 1575.42 MHz || Coarse-acquisition<!-- "Coarse" is correct, as in "not precision"--> (C/A) and encrypted precision (P(Y)) codes, plus the L1 civilian ([[GPS signals#L1C|L1C]]) and military (M) codes on Block III and newer satellites.
|-
| '''L2''' || 1227.60 MHz || P(Y) code, plus the [[L2C]] and military codes on the Block IIR-M and newer satellites.
|-
| '''L3''' || 1381.05 MHz || Used for nuclear detonation (NUDET) detection.
|-
| '''L4''' || 1379.913 MHz || Being studied for additional ionospheric correction.
|-
| '''L5''' || 1176.45 MHz || Used as a civilian safety-of-life (SoL) signal on Block IIF and newer satellites.
|}
Semua satelit menyiarkan pada dua frekuensi yang sama, 1,57542 GHz (sinyal L1) dan 1,2276 GHz (sinyal L2). Jaringan satelit menggunakan teknik sebaran spektrum CDMA di mana data pesan bitrate rendah dikodekan dengan urutan pseudo-acak (PRN) tingkat tinggi yang berbeda untuk setiap satelit. Penerima harus menyadari kode PRN untuk setiap satelit untuk merekonstruksi data pesan yang sebenarnya. Kode C/A, untuk penggunaan sipil, mengirimkan data pada 1,023 juta chip per detik, sedangkan kode P, untuk penggunaan militer AS, mengirimkan pada 10,23 juta chip per detik. Referensi internal sebenarnya dari satelit adalah 10,22999999543 MHz untuk mengimbangi efek relativistik yang membuat pengamat di Bumi melihat referensi waktu yang berbeda sehubungan dengan pemancar di orbit. Pembawa L1 dimodulasi oleh kode C/A dan P, sedangkan pembawa L2 hanya dimodulasi oleh kode P. Kode P dapat dienkripsi sebagai apa yang disebut kode P(Y) yang hanya tersedia untuk peralatan militer dengan kunci dekripsi yang tepat. Baik kode C/A maupun P(Y) memberikan waktu yang tepat kepada pengguna.
Sinyal L3 pada frekuensi 1,38105 GHz digunakan untuk mengirimkan data dari satelit ke stasiun darat. Data ini digunakan oleh Sistem Deteksi Detonasi Nuklir Amerika Serikat (NUDET) (USNDS) untuk mendeteksi, menemukan, dan melaporkan detonasi nuklir (NUDET) di atmosfer Bumi dan dekat luar angkasa. Salah satu penggunaannya adalah penegakan perjanjian larangan uji coba nuklir.
Pita L4 pada 1.379913 GHz sedang dipelajari untuk koreksi ionosfer tambahan.
Pita frekuensi L5 pada 1,17645 GHz ditambahkan dalam proses modernisasi GPS . Frekuensi ini termasuk dalam rentang yang dilindungi secara internasional untuk navigasi aeronautika, yang menjanjikan sedikit atau tidak ada gangguan dalam semua keadaan. Satelit Blok IIF pertama yang menyediakan sinyal ini diluncurkan pada bulan Mei 2010. Pada tanggal 5 Februari 2016, satelit Blok IIF ke-12 dan terakhir diluncurkan. L5 terdiri dari dua komponen pembawa yang berada dalam fase kuadratur satu sama lain. Setiap komponen pembawa adalah kunci pergeseran bifase (BPSK) yang dimodulasi oleh rangkaian bit terpisah. "L5, sinyal GPS sipil ketiga, pada akhirnya akan mendukung aplikasi keselamatan jiwa untuk penerbangan dan memberikan ketersediaan dan akurasi yang lebih baik."
Pada tahun 2011, keringanan bersyarat diberikan kepada LightSquared untuk mengoperasikan layanan pita lebar terestrial di dekat pita L1. Meskipun LightSquared telah mengajukan permohonan lisensi untuk beroperasi di pita 1525 hingga 1559 sejak awal tahun 2003 dan telah dipublikasikan untuk mendapatkan komentar publik, FCC meminta LightSquared untuk membentuk kelompok studi dengan komunitas GPS guna menguji penerima GPS dan mengidentifikasi masalah yang mungkin timbul akibat daya sinyal yang lebih besar dari jaringan terestrial LightSquared. Komunitas GPS tidak keberatan dengan permohonan LightSquared (sebelumnya MSV dan SkyTerra) hingga November 2010, ketika LightSquared mengajukan permohonan modifikasi pada otorisasi Komponen Terestrial Tambahan (ATC). Pengajuan ini (SAT-MOD-20101118-00239) merupakan permintaan untuk menjalankan daya beberapa kali lipat lebih banyak dalam pita frekuensi yang sama untuk stasiun pangkalan terestrial, yang pada dasarnya mengubah tujuan dari apa yang seharusnya menjadi "lingkungan yang tenang" untuk sinyal dari luar angkasa menjadi setara dengan jaringan seluler. Pengujian pada paruh pertama tahun 2011 telah menunjukkan bahwa efek dari spektrum 10 MHz yang lebih rendah minimal untuk perangkat GPS (kurang dari 1% dari total perangkat GPS yang terpengaruh). 10 MHz yang lebih tinggi yang dimaksudkan untuk digunakan oleh LightSquared mungkin memiliki beberapa efek pada perangkat GPS. Ada beberapa kekhawatiran bahwa hal ini dapat menurunkan kualitas sinyal GPS secara serius untuk banyak penggunaan konsumen. Majalah Aviation Week melaporkan bahwa pengujian terbaru (Juni 2011) mengonfirmasi "gangguan signifikan" GPS oleh sistem LightSquared.
=== Demodulasi dan decoding ===
Karena semua sinyal satelit dimodulasi ke frekuensi pembawa L1 yang sama, sinyal-sinyal tersebut harus dipisahkan setelah demodulasi. Hal ini dilakukan dengan menetapkan setiap satelit urutan biner unik yang dikenal sebagai kode Gold . Sinyal-sinyal tersebut didekodekan setelah demodulasi menggunakan penambahan kode Gold yang sesuai dengan satelit yang dipantau oleh penerima.
Jika informasi almanak telah diperoleh sebelumnya, penerima memilih satelit yang akan didengarkan melalui PRN, yaitu nomor unik dalam rentang 1 hingga 32. Jika informasi almanak tidak ada dalam memori, penerima akan memasuki mode pencarian hingga kunci diperoleh pada salah satu satelit. Untuk memperoleh kunci, diperlukan garis pandang yang tidak terhalang dari penerima ke satelit. Penerima kemudian dapat memperoleh almanak dan menentukan satelit yang harus didengarkan. Saat mendeteksi sinyal setiap satelit, penerima mengidentifikasinya melalui pola kode C/A yang berbeda. Mungkin ada penundaan hingga 30 detik sebelum perkiraan posisi pertama karena kebutuhan untuk membaca data ephemeris.
Pemrosesan pesan navigasi memungkinkan penentuan waktu transmisi dan posisi satelit saat ini. Untuk informasi lebih lanjut, lihat Demodulasi dan Dekode, Lanjutan .
== GPS/INS ==
| |||