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Das Weltraumsegment besteht aus mindestens 24 Satelliten auf 6 Umlaufbahnen (4 Satelliten pro Bahn), welche in einer Höhe von etwa 20.000 km alle 12 Stunden die Erde umkreisen. Allerdings sind stets mehr Satelliten im Orbit, da neben Reservesatelliten neue Satelliten gestartet werden, um alte zu ersetzen.

Die Bahnen sind mit 55 Grad gegen die Äquatorebene geneigt. Durch diese Konstellation sind für jeden Punkt der Erde zwischen fünf und 8 Satelliten gleichzeitig sichtbar, d.h. über dem Horizont hoch genug sichtbar.

Von den Satelliten werden neben der Uhrzeit und Informationen zum Status des Satelliten ständig die jeweiligen Orbitaldaten übermittelt, aus denen sich die (x,y,z)-Koordinaten der Position des Satelliten in einem dreidimensionalen Koordinatensystem berechnen lassen, in dessen Zentrum der Mittelpunkt der Erde liegt.

GPS-Weltraumsegment als interaktive Animation
(erforderlich ist ein X3D unterstützender Browser s. x3dom.org/contact)

Zur Steuerung und Wartung der Satelliten dient das Kontrollsegment.

Das Segment der NutzerInnen (Nutzersegment ) ist die Gesamtheit der GPS-Geräte bzw. -Empfänger sowie deren NutzerInnen.

Aufgrund der vielen unterschiedlichen GPS-Geräte und deren vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten ist das Nutzersegment entsprechend groß.
Das Foto zeigt beispielhaft eine GPS-Uhr, die eine Entfernung und Richtung zu einem Ziel anzeigt.

Das Foto repräsentiert einen der zivilen Anwendungsbreiche, auf die nun näher eingegangen werden soll.

Das Kontrollsegment besteht aus

• Master Control Station:
  Hauptkontrollstation in der Schriever Air Force Base in Colorado Springs
• Alternate Master Control Station:
  Ersatz-Hauptkontrollstation in der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien
• Ground Antenna:
  Bodenantenne zur Kommunikationen mit den Satelliten
• AFSCN (Air Force Satellite Control Network) Remote Tracking Station:
  Air Force Satelliten-Kontrollnetzwerk zum Betrieb, zur Wartung und zur Kontrolle bestimmter Satelliten
• Airforce Monitor Station:
  Überwachungsstation der Airforce
• NGA (National Geospatial-Intelligence Agency) Monitor Station:
  Überwachungsstation der National Geospatial-Intelligence Agency

Von den Bodenstationen werden die Satelliten beobachtet und kontrolliert. Gegebenenfalls werden von den Bodenstationen über die Bodenantennen die Bahnen der Satelliten korrigiert bzw. Updates der Satelliten durchgeführt.

GPG Monitor Station - Bubba73 at English Wikipedia [CC BY-SA 3.0 or GFDL], via Wikimedia Commons

Unter gps.gov findest Du diese Übersichtskarte zum Kontrollsegment.


Neben dem Weltraum- und Kontrollsegment besteht schließlich noch das Segment der NutzerInnen.

Die Möglichkeiten der zivilen Nutzung des GPS sind äußerst zahlreich und vielfältig.

Die "Mann-über-Bord-Funktion" eines GPS-Handgerätes oder der Einsatz eines solchen beim Fallschirmspringen, das Vermessen von Grundstücken, die Freizeitaktivität Geocaching, die Präzisionslandwirtschaft und die Aufzeichnung eigener Outdoor-Aktivitäten sind nur einige Beispiele.
Ein auf GPS basierende berühmte Anwendung ist die freie Weltkarte OpenStreetMap.

Mit der ständigen technischen Weiterentwicklung bei gleichzeitig sinkenden Kosten für die AnwenderInnen, ergeben sich auch heute noch immer wieder neue Einsatzmöglichkeiten. Der regelmäßig stattfindende Ersatz älterer Satelliten zur Steigerung der Genauigkeit / Verlässlichkeit wie auch die Miniaturisierung und Verbesserung der GPS-Hard- und Software sind wesentliche Aspekte, welche die Einsatzmöglichkeiten bestimmen.

Als drei wichtige Anwendungsbereiche können genannt werden:

• Navigation,

• Datenerfassung und

• Auswertung / Analyse.
  

Die Navigation ist wahrscheinlich die bekannteste Anwendung und soll daher als erstes vorgestellt werden.