ماهواره‌هاي مسيرياب،‌ GPS تاريخ مسيريابي قدمتي برابر با تاريخ تمدن بشر دارد. از همان روزهايي كه انسانها جهت تهيه غذا از محل زيستگاه خود (جنگل يا غارها) خارج شدند. نياز به وسيله‌اي داشتند كه مسير را به آنها نشان دهد،‌ برعكس بعضي از پرندگان و حيوانات كه بطور غريزي مسير خود را مشخص مي‌نمايند،‌ انسانها داراي چنين غريزه‌اي نيستند و هميشه نياز به وسيله و ابزاري دارند كه مسير را برايشان مشخص نمايد. در آغاز شروع مسافرت با كشتي اين مسافرت‌ها منحصراً يا در امتداد رودخانه‌ها و يا موازي با ساحل انجام مي‌گرفت و از علائم مشخص جهت راهنمايي استفاده مي‌گرديد. كلمه Navigation از دو كلمه لاتين به معني كشتي (Ship) و حركت (Move) گرفته شده است و اساساً به معني پيدا نمودن مسير در دريا مي‌باشد. اما بعدها با شروع مسافرت در فضا و خشكي اين كلمه به مفهوم مسيريابي در هوا، ‌خشكي و دريا بكار برده شد. مسيريابي اوليه توسط اجرام سماوي و قطب‌نماهاي مغناطيسي انجام مي‌گرديد، با پيشرفت عدم و تكنولوژي امروزه از سيستم‌هاي پيشرفته ماهواره‌اي استفاده مي‌شود. ماهواره‌هاي مسيرياب قادر به مشخص نمودن طول و عرض جغرافيايي، ارتفاع از سطح دريا، سرعت، فاصله و زمان با دقت بسيار بالا مي‌باشند. NAVSTAR يكي از سيستم‌هاي ماهواره‌اي مسيرياب مي‌باشد كه اين اطلاعات را در اختيار قرار مي‌دهد. اين سيستم دقتي در 15 متر را دارا مي‌باشد. سيستم NAVSTAR جايگزين سيستم سري TRANSCT گرديد كه اطلاعات مسيريابي را جهت استفاده‌هاي نظامي و كاربردهاي غيرنظامي و مشخص تهيه مي‌نمود. خصوصاً براي دريانوردي. يكي از مهمترين سيستم‌هاي مسيرياب ماهواره‌اي سيستم GPS مي‌باشد كه در ذيل توضيح داده مي‌شود. GPS چيست؟ GPS يا (Golobal Positining System) يك سيستم ماهواره‌اي است كه توسط وزارت دفاع امريكا ساخته شده است. و اطلاعات دقيقي از محل، و زمان را در سراسر دنيا در اختيار كاربرها قرار مي‌دهد. سيستم GPS سيگنال‌هايي را ارسال مي‌نمايد كه توسط گيرنده‌هاي GPS دريافت مي‌شود و موقعيت مكاني،‌ سرعت و زمان را در هر جاي كره زمين در هر موقع از روز يا شب و در هر شرايط آب و هوايي محاسبه مي‌نمايد. سيستم مكان‌ياب جهاني يا GPS يك منبع ملي و مورد استفاده بين‌المللي براي يافتن موقعيت محل،‌ مسيريابي و زمان سنجي مي‌باشد. و از سه قسمت تشكيل يافته است. فضا، كاربر، كنترل( Space , User , Control ) سيستم GPS شامل 3 بخش،‌ فضا، كنترل و كاربري مي‌باشد. بخش فضايي شامل آرايش ماهواره‌ها در فضا با (Constellation) مي‌باشد. اولين سري اين ماهواره‌ها در سال 1978 در مدار قرار داده شد. و در سال 1986 توسعه و تكميل آرايش ماهواره‌اي سيستم GPS به علت جلوگيري از خطرات ناشي از عدم مسيريابي انجام پذيرفت. در فوريه 1989 آرايش ماهواره‌اي سيستم GPS با 24 يا تعداد بيشتري ماهواره در مدار كامل و فعال گرديد. سيستم كنترل توسط ارتش آمريكا انجام مي‌گيرد كه رديابي و نگهداري آنها را در مدار كنترل مي‌نمايد. بخش كاربرها، شامل كاربرهاي نظامي و شخصي هر دو مي‌باشد. كاربرهاي نظامي از سيستم GPS به عنوان، مسيريابي،‌ شناسايي، و سيستم هدايت موشكي استفاده مي‌نمايند و كاربرهاي شخصي هم مي‌توانند همانند نظامي‌ها و براساس نياز از اين سيستم استفاده كنند. بخش فضايي( Space Segment ) ماهواره‌هاي GPS در حدود 900 kg وزن و 5 متر با نيل‌هاي خورشيدي طول دارند. عمر مفيد اين ماهواره‌ها براي5/7 سال طراحي شده است اما اغلب مدت زمان بيشتري در مدار مورد استفاده قرار مي‌گيرند. پنل‌هاي خورشيدي نيروي اوليه را تهيه مي‌نمايند و نيروي (تغذيه) ثانويه توسط باطري‌هاي Nicod تأمين مي‌شود. در هر ماهواره چهار ساعت (Clock) اتمي فوق‌العاده دقيق نصب گرديده است. در سپتامبر 2001 تعداد ماهواره‌هاي مورد استفاده در مدار 27 عدد بوده است. مدارات ماهواره‌ها( Satellite orbits ) شامل 6 مدار با فاصله 60 درجه و در هر مدار 4 ماهواره وجود دارد و اين امكان را فراهم مي‌سازد كه با وجود اشكال و خرابي 2 ماهواره در هر مدار سيستم كار نرمال خود را انجام دهد. هر سطح مداري شيبي برابر با 55 درجه با سطح مدار استوايي دارد. ارتفاع زياد مدار (km 20000) باعث ثابت ماندن ماهواره‌ها در مدارشان مي‌شود. همچنين ارتفاع زياد ماهواره باعث پوشش منطقه وسيعي در روي زمين مي‌شود. ماهواره‌هاي GPS هر نقطه در روي زمين را 2 بار در روز پوشش مي‌دهند (از هر نقطه در روي زمين دوبار در روز مي‌گذرند). سيگنال‌هاي ماهواره( Satellite Signals ) هر ماهواره يك سيگنال مسيريابي كه شامل عناصر مداري، وضعيت ساعت (Clock)‌، زمان سيستم و وضعيت پيام‌ها مي‌باشد را ارسال مي‌نمايد. به علاوه يك تقويم نجومي (almanac) تهيه مي‌شود كه اطلاعات (تقريبي) را براي هر ماهواره فعال ارسال نمايد. سيگنال‌هاي راديويي با سرعت نور منتشر مي‌شوند. سيصد هزار كيلومتر در ثانيه، مدت زمان 06/0 ثانيه طول مي‌كشد كه سيگنال ارسالي از ماهواره GPS به زمين برسد. اين سيگنال‌ها با قدرت كم (حدود 300 تا 350 وات در طيف مايكروويو) ارسال مي‌گردند. كد C/A (Coarse A qwsition Cood) براي استفاده كاربرهاي شخصي در دسترس مي‌باشد و به عنوان (SPS) (Standard Positining Service) مسيريابي استاندارد. PPS يا Precise Positioning Service سرويس مكان يابي دقيق كه منحصراً در دسترس كاربرهاي نظامي و كاربرهاي مجاز مي‌باشد. سيگنال‌هاي ماهواره به خط مستقيم جهت رسيدن و استفاده گيرنده‌هاي GPS نيازدارند. درخت، ساختمان،‌ كوه و حتي دست و يا بدن مي‌تواند سيگنال‌هاي ماهواره‌ها را بلوكه نمايد. تقويم نجومي يا Almanac شامل اطلاعاتي راجع به مدارات 24 ماهواره مي‌باشد. يك گيرنده GPS از تقويم نجومي كه در پيام‌هاي ديتاي ماهواره وجود دارد براي موقعيت هر ماهواره‌اي كه رديابي مي‌كند استفاده مي‌نمايد. نرم افزار mission planning براي تهيه گراف و موقعيت ماهواره‌هاي قابل رؤيت و بهترين زمان بررسي در منطقه مخصوص،‌ از تقويم نجومي استفاده مي‌نمايد. تقويم نجومي براي مدت 30 روز معتبر مي‌باشد،‌ اما هر بار كه گيرنده GPS روشن مي‌شود بطور اتوماتيك تقويم نجومي را دريافت مي‌كند (در مدت زمان 15 دقيقه). استفاده از تقويم نجومي به روز يا up-to-date براي استفاده از ماهواره‌هايي كه در ديد گيرنده‌هاي GPS قرار مي‌گيرند بسيار مهم مي‌باشد. بخش كنترل Control Segment بخش كنترل شامل پنج ايستگاه مونيتور در اقصا نقاط جهان شامل هاوايي، كواجالين،‌ جزيره اسنشن، ديوگوگارسيا و كلورادو مي‌باشد. ايستگاه (MCS) يا مركز كنترل در كلورادو قرار دارد. ايستگاه‌هاي مونيتور، ماهوار‌هاي در معرض ديد را رديابي مي‌نمايد و اطلاعات فاصله را جمع‌آوري و اين اطلاعات را در ايستگاه MCS تجزيه و تحليل و سپس مدارات ماهواره‌ها را مشخص مي‌نمايد و پيام‌هاي هر ماهواره مكان‌ياب را به روز مي‌نمايد. اطلاعات به روز شده از طريق آنتن‌هاي زميني به ماهواره‌ها ارسال مي‌گردد. ماهواره‌هاي GPS 1- پيام‌هاي اطلاعاتي ماهواره (موقعيت و زمان) 2- تقويم نجومي 3- اصلاح مداري را كه از ايستگاه MCS دريافت مي‌نمايند، ارسال مي‌كنند و گيرنده‌هاي GPS از تمامي اين اطلاعات جهت محاسبه موقعيت استفاده مي‌نماييد.