Ciekawe Tematyarchiwum Geodetywiadomościnewsletterkontaktreklama
Najnowsze wydarzenia z dziedziny geodezji, nawigacji satelitarnej, GIS, katastru, teledetekcji, kartografii. Nowości rynkowe, technologiczne, prawne, wydawnicze. Konferencje, targi, administracja.
blog

Definicja


Systemy nawigacji satelitarnej – systemy przeznaczone do dokładnego wyznaczania położenia punktu lub poruszającego się obiektu w trzech wymiarach na podstawie pomiaru przez odbiornik czasu podróży sygnału radiowego od satelity do anteny odbiornika. Do wyznaczenia współrzędnych niezbędne jest przetworzenie sygnałów pochodzących przynajmniej z czterech satelitów, a także znajomość ich położenia w trakcie wykonywania pomiarów.

Każdy system nawigacji satelitarnej składa się z trzech segmentów:

  • kosmicznego (tj. satelitów nadających sygnały nawigacyjne),
  • kontrolnego (naziemnych ośrodków monitorujących funkcjonowanie segmentu kosmicznego),
  • użytkownika (a więc wszystkich odbiorników śledzących segment kosmiczny).

gps

Ze względu na zasięg systemy nawigacji satelitarnej możemy podzielić na globalne i regionalne.

Systemy globalne (GNSS - Global Navigation Satellite Systems) obejmują swoim zasięgiem całą Ziemię. Z reguły składają się z 20-30 satelitów orbitujących na kilku średnich orbitach (MEO - Medium Earth Orbit) o inklinacji przekraczającym 50° i okresie obiegu Ziemi około 12 godzin. Obecnie jedynym w pełni operacyjnych globalnym systemem jest amerykański GPS (Global Positioning System). Pod koniec 2010 roku ma do niego dołączyć rosyjski GLONASS (Globalnaja Nawigacionnaja Sputnikowaja Sistiema), a za kilka lat europejski Galileo oraz chiński Compass (znany także pod nazwą Beidou-2). Każdy z nich emituje lub ma emitować przynajmniej dwa sygnały oferujące różną precyzję pomiaru i przeznaczone dla różnych grup użytkowników.

Skrót GNSS używany jest także w odniesieniu do koncepcji jednego, międzynarodowego systemu nawigacji (Global Navigation Satellite System), który - w przeciwieństwie do GPS i GLONASS - byłby rozwiązaniem całkowicie cywilnym. Terminu tego po raz pierwszy użyto w 1991 roku podczas posiedz

enia Międzynarodowej Organizacji Lotnictwa Cywilnego (ICAO). Za początek jego budowy należy jednak uznać 15 października 1993 roku, gdy 68 delegatów z 11 państw (w tym Polski) zawarło wstępne porozumienie w sprawie uruchomienia GNSS. W pierwszym etapie budowy system ochrzczony jako GNSS-1 ma się składać z: GPS, GLONASS, WADGPS oraz EGNOS, WAAS i MSAS. Segment kosmiczny takiego rozwiązania będzie liczyć ponad 50 satelitów. Rozwiązaniem docelowym ma być jednak GNSS-2, czyli całkowicie cywilny system zarządzany przez jedną organizację międzynarodową. W literaturze jest on utożsamiany z w pełni operacyjnym systemem Galileo wspieranym przez EGNOS. W ostatnich latach w kierunku koncepcji GNSS-2 zmierza jednak także amerykański GPS, czego przykładem jest m.in. wprowadzenie nowych cywilnych sygnałów: L2C, L5 i L1C.

Systemy regionalne (RNSS) obejmują z kolei swoim zasięgiem tylko pewien ograniczony obszar, z reguły fragment kontynentu. Ich głównym zadaniem jest lokalne zwiększanie dostępności i dokładności systemów GNSS, toteż nie są one rozwiązaniami samodzielnymi. Obecnie jedynym funkcjonującym systemem RNSS jest chiński Beidou (3 satelity). Wkrótce ma do niego dołączyć japoński QZSS (2 satelity), a za kilka lat indyjski IRNSS (5 satelitów). W niektórych źródłach rozwiązania RNSS utożsamiane są z satelitarnymi systemami wspomagającymi (SBAS, patrz niżej)

Pozycja wyznaczana przy wykorzystaniu sygnałów GNSS jest zawsze obarczona kilkoma rodzajami błędów. Można do nich zaliczyć m.in.: opóźnienia jonosferyczne i troposferyczne, efekt wielotorowości, zakłócenia czy błędy orbitalne i zegara (więcej w „Alfabecie GPS”). Część z nich można zmierzyć i następnie uwzględnić w pomiarach w czasie rzeczywistym lub po ich zakończeniu (postprocessing), zwiększając tym samym ich dokładność. Do tego celu stworzono różnorodne systemy wspomagania. Można je podzielić na dwie grupy:

  • Satelitarne Systemy Wspomagające (SBAS – Satellite Based Augmentation Systems) – rozwiązanie transmitujące poprawki dla sygnałów GNSS za pomocą jednego lub kilku satelitów geostacjonarnych (z reguły są to wielofunkcyjne aparaty telekomunikacyjne). Korekty obliczane są na podstawie danych z kilkunastu do kilkudziesięciu stacji pomiarowo-obserwacyjnych, transmitowane do satelity SBAS, a następnie retransmitowane na Ziemię. Niektóre rozwiązania SBAS oferują także informacje o wiarygodności systemów nawigacji. Jest to szczególnie przydatne np. w lotnictwie, żegludze czy podczas operacji służb ratunkowych. Ze względu na zasięg działania systemy SBAS można podzielić na regionalne i globalne. Do tych pierwszych zaliczyć można m.in.: EGNOS (Europa), SDCM (Rosja), MSAS (Japonia), WAAS (Ameryka Północna) i GAGAN (Indie). Przykładem rozwiązania globalnego jest komercyjny OmniSTAR. W zależności od techniki pomiaru systemy SBAS zwiększają dokładność wyznaczania pozycji od 2-3 metrów do kilku decymetrów.
  • Naziemne systemy wspomagania satelitarnego (GBAS – Ground Based Augmentation Systems) w porównaniu do SBAS charakteryzuje je dużo mniejszy zasięg działania oraz większa dokładność pomiarów i elastyczność. Systemy te oferują usługi w czasie rzeczywistym lub w trybie postprocessingu. Te pierwsze bazują na obliczeniach DGNSS (Differential GNSS) lub bardziej dokładnych RTK (Real-Time Kinematic). Transmisja danych odbywa się przez radio (fale UHF lub VHF) lub internet (także przez sieci GSM).

Schemat działania systemów GBAS (źródło: ASGEupos.pl)

Działanie systemów GNSS bywa porównywane przez specjalistów do obserwowania żarówki o mocy 25 W oddalonej o 10 tys. mil. Dobrze uzmysławia to wrażliwość tej technologii na przypadkowe lub celowe zakłócenia, a także przeszkody terenowe. W niektórych przypadkach gęsty las lub wysoka zabudowa okazuje się wystarczającym czynnikiem, by odbiornik nie mógł wyznaczyć pozycji lub zrobił to z dużym błędem. Z tego powodu producenci sprzętu – zarówno amatorskiego, jak i profesjonalnego – inwestują coraz więcej środków w technologie przyspieszające inicjalizację odbiorników satelitarnych lub też umożliwiające wyznaczanie pozycji przy słabym sygnale lub przy jego chwilowym braku. Zaliczyć do nich można m.in.:

  • A-GPS (Assisted GPS) – wyko rzystanie serwerów operatora sieci komórkowej do skrócenia czasu inicjalizacji odbiornika. Po raz pierwszy zastosowane w 2002 roku w Stanach Zjednoczonych. Obecnie jest to popularna usługa w wielu sieciach telefonicznych.
  • HiGPS (High Integrity GPS, znane także jako iGPS) – rozwiązanie polegające na retransmisji sygnału GPS przez satelity telekomunikacyjne sieci Iridium. Jego głównym celem jest przeciwdziałanie celowemu zakłócaniu, jak również zwiększenie dostępności sygnału nawigacyjnego w terenie zabudowanym lub zalesionym. System rozwijany jest przez armię Stanów Zjednoczonych oraz firmę Boeing i ma być ukończony na początku 2011 roku. Jego jedynym użytkownikiem będzie wojsko.
  • INS (Inertial Navigation System – Inercyjny System Nawigacji) – rozwiązanie wspomagające pozycjonowanie satelitarne lub też zastępujące je w przypadku utraty odbioru sygnałów GNSS. W zależności od konfiguracji wykorzystuje ono m.in.: odometry (drogomierze), akcelerometry, żyroskopy itp. Obecnie systemy tego typu coraz częściej instalowane są w urządzeniach amatorskich (smartfony, aparaty fotograficzne itp.).
  • Triangulacja GSM, COO (Cell of origin)– wyznaczenie położenia telefonu przy wykorzystaniu informacji o najbliższych masztach sieci komórkowych. Dokładność takiego rozwiązania wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset metrów i jest z reguły najwyższa w miastach. Technologia ta nie wymaga dostępności sygnałów GNSS.
  • WPS (Wi-Fi Positioning System) – wyznaczanie położenia na podstawie dostępnych sieci Wi-Fi. Technologia ta została rozwinięta przez firmę Skyhook Wireless. Może być wykorzystywana zarówno jako wsparcie dla GNSS, jak również jako autonomiczny system pozycjonowania. Urządzenia WPS najczęściej korzystają z sieci Wi-Fi będących punktami dostępu do internetu. Taka technologia najlepiej sprawdza się w miastach (gdzie jest duże zagęszczenie sieci Wi-Fi) – osiąga wtedy dokładność nawet 20-30 metrów. Bardziej zaawansowana odmiana WPS korzysta z sieci Wi-Fi przeznaczonych specjalnie do pozycjonowania. Technologia ta jest szczególnie przydatna wewnątrz budynków, np. do lokalizowania obiektów lub osób w rozległych halach. Przy odpowiednim zaprojektowaniu takiego rozwiązania dokładność pozycjonowania wynosi nawet kilka metrów.
  • wykorzystanie sygnału telewizyjnego – koncepcja rozwijana przez amerykańską firmę Rosum i izraelską Siano. Ma ona być alternatywą dla rozwiązań korzystających z sieci Wi-Fi i GSM, głównie z uwagi na dużo większą moc sygnału TV. Na razie nie ma ona jednak praktycznego zastosowania na większą skalę.

Opracowanie Jerzy Przywara
wrzesień 2010 r.



dodaj komentarz

KOMENTARZE Komentarze są wyłącznie opiniami osób je zamieszczających i nie odzwierciedlają stanowiska redakcji Geoforum. Zabrania się zamieszczania linków i adresów stron internetowych, reklam oraz tekstów wulgarnych, oszczerczych, rasistowskich, szerzących nienawiść, zawierających groźby i innych, które mogą być sprzeczne z prawem. W przypadku niezachowania powyższych reguł oraz elementarnych zasad kultury wypowiedzi administrator zastrzega sobie prawo do kasowania całych wpisów. Użytkownik portalu Geoforum.pl ponosi wyłączną odpowiedzialność za zamieszczane przez siebie komentarze, w szczególności jest odpowiedzialny za ewentualne naruszenie praw lub dóbr osób trzecich oraz szkody wynikłe z tego tytułu.

ładowanie komentarzy

Studenci inwentaryzują budynek AGH
czy wiesz, że...
© 2023 - 2024 Geo-System Sp. z o.o.

O nas

Geoforum.pl jest portalem internetowym i obszernym kompendium wiedzy na tematy związane z geodezją, kartografią, katastrem, GIS-em, fotogrametrią i teledetekcją, nawigacją satelitarną itp.

Historia

Portal Geoforum.pl został uruchomiony przez redakcję miesięcznika GEODETA w 2005 r. i był prowadzony do 2023 r. przez Geodeta Sp. z o.o.
Od 2 maja 2023 roku serwis prowadzony jest przez Geo-System Sp. z o.o.

Reklama

Zapraszamy do kontaktu na adres
redakcji:

Kontakt

Redaktor prowadzący:
Damian Czekaj
Sekretarz redakcji:
Oliwia Horbaczewska
prześlij newsa

facebook twitter linkedIn Instagram RSS