Er zijn 2 groepen van toepassingen waar je een GPS ontvanger voor zou kunnen gebruiken: tijdsbepaling en positiebepaling.
Voordat een GPS ontvanger zijn positie kan bepalen, zal hij eerst de exacte tijd moeten kunnen bepalen. Immers, hij moet zijn afstand kunnen bepalen tot de diverse satellieten. We hebben het over een maximale afwijking van ca. 10ns of 0,000.000.01 sec (3 meter bij de lichtsnelheid) van de internationale UTC klok. Dat is een slordige miljoen keer nauwkeuriger dan een Kijkshop radioklokje!
Als 'nevenproduct' zal een GPS ontvanger dan ook een zeer nauwkeurige tijd
kunnen produceren. Bij de hier gebruikte Rockwell Jupiter GPS modules zijn
er diverse signalen waar je gebruik van kunt maken:
In de serieele NMEA (of Rockwell binair) data zit de tijd gecodeerd met een 1
sec nauwkeurigheid, er komt een 1 Hz puls uit de ontvanger met een lengte van
25,6 ms, en een 10kHz puls met 50% duty-cycle. De stijgende flank van het
1Hz signaal, en iedere 10.000ste stijgende flank van het 10kHz signaal komen
binnen 1 us overeen met de UTC secondepuls.
Je kunt deze signalen gebruiken om bijvoorbeeld een frekwentiebron te maken, of een computer zeer nauwkeurig op tijd te laten lopen. De secondenpuls kan ook naar de RS232 poort gestuurd worden zodat je met de juiste software de computer nauwkeurig kunt synchroniseren. Er zijn verschillende programma's en drivers die er gebruik van kunnen maken, zie de links pagina.
Andere toepassingen van deze exacte tijdsignalen zijn onderzoek aan radiopropagatie (zie Electron april 2003) d.m.v. metingen aan chirpsounders.
De 1Hz of 10kHz signalen kun je ook gebruiken om een frekwentiebron mee te stabiliseren.
Als de ontvanger eenmaal de juiste tijd weet, kan hij meten hoe lang de signalen er over gedaan hebben om van de verschillende satellieten bij de ontvanger te komen, en zo zijn eigen positie uitrekenen in de ruimte en op het aardoppervlak.
De positie, snelheid, richting enz. komt uit de ontvanger in de vorm van NMEA data, zoals die uitgebreid beschreven is in de documentatie van de module of op andere websites.
Deze NMEA data stroom is een internationale standaard. Er zijn honderden programma's die deze informatie kunnen verwerken. Enkele bekende software pakketten zijn: Route 66, Easy Travel Pro, Microsofts Autoroute en nog tientallen anderen. Met dat soort programmatuur op een laptop en deze GPS ontvanger daar op aangesloten kun je in real-time je eigen positie volgen op het beeldscherm.
Verder zijn er vele software pakketten die de ontvangen NMEA informatie op een grafische manier weergeven. Je kunt zo positie en bewegingen van de satellieten om de Aarde zien, de ontvangst kwaliteit van de satellieten enzovoorts. Deze software heeft niet direct een praktisch nut maar is erg leuk om te demonstreren en meer te leren over de techniek van de GPS satellieten.