Sistem Waktu GPS

Waktu memainkan peranan yang sangat penting dalam penentuan posisi dengan GPS. Pengukuran jarak dari satelit ke receiver akan sangat bergantung pada jam yang ada pada satelit dan receiver. Salah satu contoh pentingnya waktu dalam GPS adalah informasi yang terdapat pada subframe 1 dari pesan navigasi GPS. Pesan pada subframe ini berisi informasi yang dibutuhkan oleh receiver untuk mengkorelasikan jam receiver dan jam satelit. Sistem waktu standar yang digunakan GPS disebut GPS Time. GPS Time dikontrol sedemikian rupa sehingga penyimpangan waktu maksimalnya hanya sebesar 1 mikrodetik dari skala waktu universal yg disebut sebagai UTC (Universal Time Coordinated). Skala waktu UTC didefinisikan dari 150 jam atom yg tersebar dipenjuru bumi. Sistem waktu ini sangat teliti, bahkan lebih teliti dari periode rotasi bumi sebenarnya. Perbedaan antara UTC dan periode rotasi bumi adalah 0.9 detik (leap second). Namun karena satelit GPS berada di luar bumi maka leap second tidak berlaku bagi GPS. Pada tanggal 5 januari 1990 (tengah malam) GPS Time dan UTC persis menunjukkan waktu yang sama.

Setiap satelit GPS dibekali dengan 4 jam atom yang diatur dengan frekuensi vibrasi atom. Dua dari jam atom tersebut menggunakan atom Cesium dan 2 selebihnya menggunakan atom Rubidium, kecuali satelit generasi IIr yang keempat-empatnya menggunakan atom rubidium. Karena jam pada masing-masing satelit independen satu sama lain, maka masing masing jam tersebut di kontrol sedemikian rupa sehingga penyimpangan (drift) maksimalnya hanya 1 milidetik dari standar GPS Time. Penyimpangan jam masing-masing satelit dipantau dan direkam oleh segmen kontrol yang ada di bumi untuk kemudian di upload ke subframe 1 pada pesan navigasi yg dipancarkan satelit.

GPS receiver dibumi dapat mengkorelasikan waktu pada jam satelit dan GPS time dengan menggunakan informasi koreksi jam pada subframe 1 pesan navigasi. Namun perlu difahami bahwa ini hanya merupakan salah satu bagian dari masalah untuk mengkorelasikan jam satelit dan jam receiver. Receiver memerlukan data-data tambahan tentang aspek lain tentang sinyal untuk menghasilkan korelasi waktu yang lengkap.

Simpangan dari masing-masing jam satelit tidaklah konstan, dan koreksi jam satelit tidak dapat terlalu sering dilakukan untuk mendefinisikan simpangan yang terjadi. Koreksi jam satelit diupdate secara periodik dalam jangka waktu tertentu. Oleh karena itu salah satu dari 10 kata pada subframe 1 menyediakan keterangan tentang reliabilitas data koreksi jam satelit. Informasi ini disebut sebagai AODC (Age of Data Clock).