2.1.1 Космический сегмент
Состоит из 26 спутников (24 основных и 2 запасных), которые обращаются на 6 орбитах. Плоскости орбит наклонены на угол около 55ᵒ к плоскости экватора и сдвинуты между собой на 60ᵒ по долготе. Радиусы орбит - около 26 тыс. километров, а период обращения - половина звездных суток (примерно 11 ч. 58 мин.). На борту каждого спутника имеется 4 стандарта частоты (два цезиевых и два рубидиевых - для целей резервирования), солнечные батареи, двигатели корректировки орбит, приемо-передающая аппаратура, компьютер.
Передающая аппаратура спутника излучает синусоидальные сигналы на двух несущих частотах: L1=1575,42 МГц и L2=1227,6 МГц. Перед этим сигналы модулируются так называемыми псевдослучайными цифровыми последовательностями (точнее, эта процедура называется фазовой манипуляцией). Причем частота L1 модулируется двумя видами кодов: C/A-кодом (код свободного доступа, частота следования импульсов 1,023 МГц) и P-кодом (код санкционированного доступа, частота следования импульсов 10,23 МГц), а частота L2- только P-кодом. Кроме того, обе несущие частоты дополнительно кодируются навигационным сообщением, в котором содержатся данные об орбитах ИСЗ, информация о параметрах атмосферы, поправки системного времени.
Кодирование излучаемого спутником радиосигнала преследует несколько целей:
обеспечение возможности синхронизации сигналов ИСЗ и приемника;
создание наилучших условий различения сигнала в аппаратуре приемника на фоне шумов (доказано, что псевдослучайные коды обладают такими свойствами);
реализация режима ограниченного доступа к GPS, когда высокоточные измерения возможны лишь при санкционированном использовании системы.
Точность автономного определения расстояния по P- коду примерно на порядок выше, чем по C/A-коду.
2.1.2 Сегмент управления
Сегмент управления для GPS содержит главную станцию управления (авиабаза Фалькон в шт. Колорадо), пять станций слежения, расположенных на американских военных базах на Гавайских островах, островах Вознесения, Диего - Гарсия, Кваджелейн и Колорадо- Спрингс и три станции закладки: острова Вознесения, Диего - Гарсия, Кваджелейн (Рис. 4). Кроме того, имеется сеть государственных и частных станций слежения за ИСЗ, которые выполняют наблюдения для уточнения параметров атмосферы и траекторий движения спутников.
Рис. 4. Наземные станции слежения за спутниками GPS NAVSTAR
Управление орбитальным сегментом ГЛОНАСС осуществляет наземный комплекс управления (НКУ). Наземный сегмент системы ГЛОНАСС-НКУ предназначен для контроля правильности функционирования, непрерывного уточнения параметров орбит, управления и информационного обеспечения всех КА системы и состоит из следующих взаимосвязанных стационарных элементов (рис. 5): центр управления системой (ЦУС, г. Краснознаменск, Московская область); центральный синхронизатор (ЦС); сеть контрольных станций (КС), рассредоточенных по всей территории России; система контроля фаз (СКФ); кванто-оптические станции (КОС); аппаратура контроля навигационного поля (АКНП).
Собираемая информация обрабатывается в суперкомпьютерах и периодически передается на спутники для корректировки орбит и обновления навигационного сообщения.