Prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja antenowa GPS pozwala na wykorzystanie pełnej dokładności systemu i odbiorników, zabezpiecza przed uszkodzeniami spowodowanymi wyładowaniami atmosferycznymi, ogranicza możliwość zakłócania i zagłuszania sygnału, pozwala istotnie zmniejszyć koszty związane z instalacja kolejnych urządzeń GPS.
Każdy z nas chciałby posiadać urządzenie nawigacyjne GPS działające w każdym otoczeniu. Wielu z użytkowników szczyci się tym, iż ich urządzenia działają niezawodnie w gęstym lesie czy budynku. Również wielu producentów urządzeń GPS służących do dystrybucji czasu i częstotliwości reklamuje się możliwością pracy ich urządzeń w trudnych warunkach. Jednakże, gorsze warunki oznaczają gorsze rezultaty.
Sygnały odbite.
Wyznaczanie pozycji, czasu przy pomocy GPS opiera się bezpośrednio na założeniu, iż droga sygnału z satelitów do odbiornika jest prostoliniowa, sygnał rozchodzi się ze stała prędkością, a ewentualne poprawki do czasu propagacji mogą być wyznaczone w oparciu znane parametry nie odnoszące się do konkretnego odbiornika.
Dopóki dokładność systemu była ograniczona głownie przez czynniki niezależne od użytkownika, w tym między innymi niedoskonały model refrakcji jonosferycznej i celowe pogarszanie dokładności przez administratora systemu, możliwości użytkownika w zakresie poprawienia jakości wyznaczanej pozycji i czasu były ograniczone. Np. przy występującym do około 2005 roku błędzie związanym z propagacją jonosferyczną rzędu kilkunastu metrów, ewentualne błędy związane z odbiorem sygnałów odbitych od obiektów położonych w odległości kilku metrów od odbiornika nie miały większego znaczenia. Dzisiaj, gdy błąd związany z propagacją jonosferyczną został znakomicie zredukowany, między innymi dzięki wykorzystaniu aktualnych danych obserwacyjnych z sieci IGS, takie błędy istotnie wpływają na błąd wyznaczenia pozycji, który w praktyce, dla odbiorników nawigacyjnych pracujących w dobrych warunkach może nie przekraczać kilku metrów. Ilustrują to np. dane z monitoringu zamieszczone na stronie Obserwatorium Astrogeodynamicznego w Borowcu:
http://ofelia.cbk.poznan.pl/stacja/index.php?m=ss1&p=2.
Nowoczesne odbiorniki nawigacyjne odbierają również w praktyce sygnały poprzez okna w zamkniętych pomieszczeniach, również odbite od ścian sąsiadujących budynków. Prowadzi to do błędów wyznaczanej pozycji rzędu kilkudziesięciu metrów, błędów wyznaczania czasu rzędu kilkuset nanosekund. Tylko odbiorniki wyposażone w oscylatory kwarcowe wysokiej jakości lub wzorce rubidowe, a więc najdroższe, są w stanie w tych warunkach dostarczać częstotliwość o jakości G.811 i G.812 wymaganej w zastosowaniach telekomunikacyjnych. Niedokładny czas oznacza również gorsze parametry pracy w warunkach podtrzymania, gdy sygnał GPS jest chwilowo niedostępny.
Wyładowania atmosferyczne.
W Polsce odnotowuje się przypadki zniszczenia urządzeń dołączonych do stałych instalacji antenowych GPS i w większości są one wynikiem nieprofesjonalnie zaprojektowanej i wykonanej instalacji antenowej. Prawidłowa ochrona przed skutkami wyładowań atmosferycznych jest być może podświadomie lekceważona, gdyż w większości przypadków wymaga ona współdziałania z instalacją ochronną i uziemiającą budynku, które w przypadku obiektów starszych i nie projektowanych dla potrzeb technicznych wymagają rozbudowy i remontów, co wiąże się ze znacznymi nakładami. Tym niemniej, również w takich warunkach, doświadczony projektant może zwykle znaleźć rozwiązania ograniczające ryzyko uszkodzenia urządzeń. Przy projektowaniu instalacji antenowej zwraca się uwagę między innymi na: strefy ochronne, lokalizację: anteny, drogi kablowej, uziemień i zabezpieczeń przepięciowych.
Zagłuszanie sygnałów GPS.
Komercyjne odbiorniki GPS odróżniają się od typowych odbiorników radiowych między innymi tym, iż sygnały niepożądane wycinane są z widma przetwarzanego sygnału dopiero po przejściu przez cały tor wzmacniający. Przy wymaganym ogromnym wzmocnieniu tego toru /poziom sygnału GPS jest wielokrotnie niższy od poziomu szumu na wejściu odbiornika/, nawet słaby sygnał zakłócający jest w stanie całkowicie zablokować odbiornik. Niektóre konstrukcje anten, wzmacniaczy antenowych, odbiorników nie filtrują nawet sygnałów w całym zakresie od częstotliwości L1 aż po L2. Praca takich urządzeń jest zakłócana między innymi przez pracujące w wyznaczonym im paśmie i z dopuszczalna mocą stacje radarowe. Innym zagrożeniem są powszechnie dostępne zagłuszacze sygnałów GPS oraz dość nonszalancko instalowane retransmitery sygnału GPS. Te ostatnie, w przypadku nieprawidłowo działającej instalacji, mogą być źródłem sygnału zagłuszającego, a w przypadku gdy zasięg ich nie jest ściśle ograniczony do zamkniętego obszaru mogą, nawet pracując prawidłowo, powodować błędne wyznaczanie pozycji na obszarach przyległych.. Szczególnie zagrożona może być praca nowoczesnych odbiorników GPS, które zdolne są do odbioru sygnałów o mocy ponad dwudziestokrotnie mniejszej niż poprzednia generacja. Właściwa lokalizacja anteny GPS pozwala ograniczyć narażenie na odbiór sygnałów zakłócających.
Instalacja antenowa GPS w budynkach.
Przy wykonywaniu stałych instalacji antenowych w budynkach należy dążyć do stworzenia optymalnych warunków odbioru poprzez zapewnienie dobrej widoczności sfery niebieskiej w kierunkach określonych przez konfiguracje satelitów systemów nawigacyjnych. Należy wziąć pod uwagę nie tylko istniejące przeszkody lecz również w miarę możliwości przewidzieć przyszłe zagrożenia, takie jak silnie rosnące drzewa, pokrywę śnieżną, plany zabudowy i wyznaczyć strefy w otoczeniu anteny oraz toru antenowego, których ewentualna zabudowa jest niedopuszczalna. Projekt powinien uwzględniać zagrożenia opisane w punktach powyżej. Koszt wykonania prawidłowej instalacji antenowej GPS stanowi bardzo często znaczącą część kosztów projektu i dlatego zawsze w projekcie technicznym należy uwzględniać możliwość rozdziału do innych urządzeń GPS, które mogą być instalowane w przyszłości tym bardziej, iż istnieją rozwiązania techniczne dedykowane dla tych potrzeb, realizujące funkcję niezbędne również przy instalacji pojedynczego odbiornika.
