Uma coisa é entrar em uma loja de eletrônicos, comprar um dispositivo GPS, aprender como ele funciona e seguir seu caminho, sentindo-se atualizado com a tecnologia GPS. Outra bem diferente é entender pelo menos o básico de toda a tecnologia por trás do GPS, incluindo pelo menos 24 satélites ziguezagueando pelo espaço e sua distância da Terra. A distância entre o receptor GPS e os satélites é crítica para determinar sua localização através de um processo chamado trilateração.
Na verdade, existem pelo menos 31 satélites orbitando a Terra no espaço, mas apenas 24 contam como satélites GPS ativos oficiais. Eles orbitam a Terra duas vezes por dia, viajando a cerca de 11.265 km/h (7.000 mph), e enviam sinais de rádio para a Terra que viajam à velocidade da luz — 299.337 km/s (186.000 milhas por segundo) — para serem recebidos por dispositivos GPS em veículos e em outros lugares na Terra. No entanto, apenas três satélites GPS são necessários para fornecer uma leitura precisa — e para isso, sua distância conhecida de um dispositivo GPS específico é crucial.
A chave para posicionar um dispositivo GPS e navegar com precisão é conhecer a distância de três satélites em relação a essa unidade GPS específica. A combinação dessas três medições de distância para determinar a localização é chamada de trilateração. Essencialmente, funciona assim: um receptor GPS calcula quanto tempo um sinal de satélite, viajando à velocidade da luz, leva para chegar ao receptor, comparando o momento em que o sinal saiu do satélite com o momento em que chegou ao receptor. Esse intervalo de tempo informa ao receptor GPS a que distância o satélite está. Adicionando a isso as medições de distância de outros dois satélites, o dispositivo GPS pode determinar não apenas sua própria localização, mas também a velocidade na qual está se deslocando.
Com um quarto satélite, a medição se torna ainda mais precisa, fornecendo não apenas latitude e longitude da unidade GPS, mas também sua altitude. Ainda assim, não importa quantos satélites estejam enviando sinais para um dispositivo, erros acontecem devido a sinais batendo em edifícios, sendo retardados pelas densidades da atmosfera ou por causa de folhagem densa e outras obstruções na Terra. Para corrigir esses erros, o GPS depende de sistemas suplementares, como o Sistema de Aumento de Área Ampliada (WAAS), para corrigir os sinais enquanto viajam essa grande distância do espaço para a Terra.
O governo federal dos EUA, que supervisiona o programa GPS, continua esforços para tornar o sistema geral mais preciso. Isso inclui substituir satélites antigos por novos e introduzir sinais adicionais que aumentam a precisão do GPS. Por exemplo, um desses novos sinais, chamado L2C, é um sinal civil destinado ao uso comercial e projetado para fazer correções nos sinais GPS após passarem pela ionosfera, a parte rica em íons da atmosfera terrestre. Isso contribui para medições de distância mais precisas e, portanto, funcionalidade GPS mais eficiente. O governo dos EUA estima que todos os 24 satélites GPS ativos transmitirão o sinal civil L2C até 2018.
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