wiadomościMiesięcznik GEODETAprenumeratareklamaksięgarniakontaktRODOpolityka prywatnościnewsletter
Najnowsze wydarzenia z dziedziny geodezji, nawigacji satelitarnej, GIS, katastru, teledetekcji, kartografii. Nowości rynkowe, technologiczne, prawne, wydawnicze. Konferencje, targi, administracja.
blog

Historia

- część 1 z 2 » »»


Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z najnowszym planem, w 2013 roku pełną zdolność operacyjną osiągnie europejski system nawigacji satelitarnej Galileo. Będzie to trzecie takie rozwiązanie na świecie.


W końcu lat 50. prace badawcze nad systemami radionawigacyjnymi doprowadziły do odkrycia, że sygnał radiowy wysyłany z satelity nie napotyka na znane do tej pory przeszkody towarzyszące transmisji naziemnej, takie jak degradacja sygnału przez jonosferę (fale długie) czy ukształtowanie terenu (fale krótkie). Kwestią czasu było stworzenie systemów, które dzięki odpowiednio dokładnym pomiarom tych sygnałów, pozwoliłyby na precyzyjne usytuowanie dowolnego obiektu w przestrzeni. Nie bez powodu też nazwano je nawigacyjnymi. Pierwszego satelitę amerykańskiego GPS (Global Positioning System) umieszczono na orbicie okołoziemskiej prawie trzydzieści lat temu (1978 r.), a cztery lata później w kosmosie znalazł się rosyjski GLONASS (Global Navigation Satellite System).


O nawigacji

Nawigacja to proces, a także wiedza o procesie prowadzenia jakiegoś obiektu (np. samochodu, statku, samolotu) po wyznaczonej trasie wraz z jej kontrolą oraz wiedza o urządzeniach służących temu celowi. W gruncie rzeczy zadanie nawigacji sprowadza się do określania pozycji obiektu w jakimś układzie odniesienia. Dawniej żeglarz mógł odczytywać długość geograficzną z położenia Słońca, a szerokość z kąta wzniesienia Gwiazdy Polarnej. Gdy w XX wieku rozpowszechniła się radionawigacja, namierniki zainstalowane na statkach pozwalały na określenie charakterystyki sygnałów wysyłanych przez znajdujące się na lądzie radiolatarnie. Namiary do dwóch radiolatarni umożliwiają już określenie pozycji statku. Podobnie działają systemy radiolokacyjne dla lotnictwa, chociaż jedną z podstawowych metod tam stosowanych jest nawigacja inercjalna (bezwładnościowa), bazująca na zasadach dynamiki Newtona. Innym sposobem stosowanym w nawigacji lotniczej jest wykorzystanie efektu Dopplera.
Powstała w drugiej połowie XX wieku idea satelitarnych systemów wyznaczania pozycji, mimo swego wyjątkowego technologicznego zaawansowania, sprowadza się w istocie do prozaicznego pomiaru odległości. Wystarczy bowiem zarejestrować dane z czterech satelitów, by uzyskać trzy współrzędne lokalizujące odbiornik w przestrzeni. Nad tym prostym z pozoru zadaniem pracowały (i pracują nadal) najlepsze ośrodki naukowe na świecie.

gps

Militarny rodowód

Praprzyczyną budowy zarówno GPS, jak i GLONASS były głównie względy natury militarnej. Właścicielem obu systemów są odpowiednio USA i Rosja, jedyne państwa dysponujące techniką satelitarną od prawie pół wieku. Amerykańskim GPS zarządza Interagency GPS Executive Board, w skład którego wchodzi sześć cywilnych instytucji, ale przewodniczą mu Departament Obrony i Departament Transportu, a sam system znajduje się w strukturach Air Force. Z kolei GLONASS-em kieruje Koordynacyjne Centrum Informacji Naukowej Ministerstwa Obrony.
Dość szybko okazało się, że pasywny w swych założeniach system może być niezwykle przydatny w zastosowaniach pozamilitarnych. I chociaż pierwszeństwo w dostępie do nowej technologii mieli wojskowi, coraz śmielej zaczęli się o nią upominać cywile. Z ich punktu widzenia istotne było to, że już na początku lat 80. zdecydowano, iż z tej technologii może korzystać nie tylko armia. Stało się to możliwe, gdy NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) opublikowała w 1984 r. standardy umożliwiające korzystanie z danych transmitowanych przez satelity systemu. Na udostępnienie technologii niemały wpływ miało też zestrzelenie przez Rosjan 1 września 1983 r. koreańskiego samolotu rejsowego nad terytorium ZSRR. Po tym incydencie prezydent USA ogłosił, że również cywilni użytkownicy z całego świata będą mogli wykorzystywać GPS do celów nawigacyjnych. W 1991 r. Międzynarodowa Organizacja Lotnictwa Cywilnego (ICAO) poinformowała, że GPS będzie dostępny od 1993 r. bezpłatnie dla społeczności międzynarodowej przez okres 10 lat (oferta ta była w 1995 r. potwierdzona przez ówczesnego prezydenta USA Billa Clintona). Z początku system umożliwiał uzyskanie bezwzględnej pozycji z dokładnością rzędu 500, później (1983 r.) – około 100 m. Dzięki wyłączeniu w maju 2000 r. S/A, czyli celowej degradacji sygnału, możliwa jest dzisiaj 10-metrowa precyzja lokalizacji.
W odtajnianiu swego systemu nawigacyjnego nie pozostali bierni także Rosjanie. W 1988 r. władze ZSRR zapowiedziały udostępnienie służbom cywilnym danych oraz informacji o GLONASS-ie. W dużej mierze przyczyniły się do tego dekrety wydane przez premiera Rosji Wiktora Czernomyrdina w 1997 r. i prezydenta Borysa Jelcyna w 1999 r. Decyzja rządu Rosji z marca 1999 r. określiła GLONASS jako system o dwojakim zastosowaniu (militarne i cywilne) i otwarty dla społeczności międzynarodowej. Co ważniejsze, po latach kryzysowych dla GLONASS (gdy liczba satelitów operacyjnych spadła z 24 do 8) w 2001 r. przyjęto w Rosji wieloletni program finansowania i rozwoju tego systemu.
Nastał więc czas na cywili.


Czas na cywili

Patrząc z dzisiejszej perspektywy, trudno przypuszczać, aby mogło stać się inaczej. Każdy, kto musi mieć w amerykańskiej armii odbiornik GPS – już go pewnie ma. Najnowocześniejsze systemy informatyczne śledzą oraz integrują działanie poszczególnych formacji, pododdziałów lub pojedynczych żołnierzy. Z kolei precyzja, z jaką trafiają w cel współczesne pociski samosterujące, doszła do granic absurdu. W zastosowaniach militarnych powoli kończą się nowe pomysły dla wykorzystania tej techniki. Ale trzeba pamiętać, że jeszcze w latach 80. GPS był bardzo drogą „zabawką”, nawet dla wojskowych. W sukurs wszystkim potencjalnym użytkownikom przyszedł nadzwyczajny rozwój elektroniki i informatyki w latach 90. oraz... olbrzymie zamówienia z armii. W 1994 r. szacowano, że do końca XX wieku, tylko na zaopatrzenie amerykańskiego lotnictwa potrzeba będzie 17 tys. odbiorników, a dla sił lądowych - aż 60 tys. Potrzeby te były szczególnie widoczne w czasie wojny w Zatoce Perskiej (1990-91), podczas której technika GPS oddała nieocenione usługi wojskom koalicji. Ponieważ założono, że każdy pojazd amerykański musi posiadać taki odbiornik, pośpiesznie zamówiono ich wtedy na rynku aż 10 tysięcy.
Wielkie nakłady na prace badawcze, miniaturyzacja układów elektronicznych oraz udoskonalenie oprogramowania umożliwiły budowę odbiorników przeznaczonych dla zupełnie innego klienta. Koszt ich wytworzenia poleciał zaś w latach 90. na łeb na szyję. O ile cena pierwszego komercyjnego odbiornika wynosiła w 1983 r. około 150 tys. dolarów (ważył ponad 50 kg), to dzisiaj w każdym supermarkecie za równowartość 100 dolarów można kupić GPS-owski „gadżet” wielkości telefonu komórkowego wyznaczający pozycję z 10-metrową dokładnością.

gps

W połowie lat 90., poza 15 agencjami (głównie wojskowymi z krajów sprzymierzonych z USA), które miały zapewniony dostęp do serwisu precyzyjnego GPS (PPS), coraz większą rolę zaczęli odgrywać użytkownicy cywilni, korzystający bezpłatnie z najmniej dokładnego serwisu (SPS). Na ich potrzeby pracowały setki cywilnych przedsiębiorstw. W roku 1992 produkcją elementów do GPS zajmowało się 109 firm, a pięć lat później było ich już 307. Gwałtowny rozwój rynku nawigacji satelitarnej nastąpił jednak dopiero w drugiej połowie lat 90., gdy uaktywniły się liczne pozamilitarne zastosowania technologii GPS oraz kiedy okazało się, że do zarobienia jest olbrzymia góra pieniędzy.

Geodeci pierwsi


Pierwszymi cywilami wykorzystującymi w pracy odbiorniki nowej generacji byli geodeci. Zastrzeżoną technologię GPS udostępniono im w 1984 r. Początkowo posługiwanie się GPS przy pomiarach geodezyjnych ograniczało się (podobnie jak w pomiarach dopplerowskich) jedynie do wyznaczania współrzędnych punktów osnowy. Nowe metody pomiaru, nielimitowany czas pracy, szybkość i wysoka precyzja systemu znalazły uznanie tej grupy zawodowej. Szybko okazało się, że wysokie nakłady na niezwykle wtedy drogi sprzęt zwracały się z nawiązką z uwagi na niebagatelne przyspieszenie prac. Stwierdzono, że korzystając z GPS, zwiększa się wydajność nawet o kilkaset procent. Około 80 tysięcy wyprodukowanych do tej pory Geoceiverów i JMR-ów działających w technice dopplerowskiej zaczęły zastępować GPS-owskie Macrometry, Trimble i Leiki.


Europa się budzi


Szczegółowa analiza przeprowadzona w 2000 r. na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) przez znaną firmę konsultingową Technomar GmbH z Monachium jednoznacznie wykazała, że czołową rolę w rozwoju technologii satelitarnego wyznaczania pozycji odgrywają Stany Zjednoczone. Europa i reszta świata stały się z jednej strony klientami firm amerykańskich, z drugiej w dużym stopniu są zakładnikami systemu GPS. Co prawda Amerykanie oferują sygnał bezpłatnie, ale przecież w przyszłości nie jest wykluczone pobieranie opłat od krajów korzystających z systemu. Nie przewidują oni także, by jego współwłaścicielami stały się inne państwa. Ten swoisty monopol pozwala na kontrolę nie tylko nad zarządzaniem systemem i jego infrastrukturą, ale również nad jego użytkownikami.
Kiedy przestudiowano trendy na najbliższe dziesięciolecia, okazało się, że jeśli stary kontynent nie zrobi niczego dla stworzenia własnego systemu nawigacji satelitarnej, za ocean odpłynie morze pieniędzy, a o tym, czy np. miliony samochodów w Europie będą mogły korzystać z nawigacji satelitarnej, decydować będzie jeden facet w Colorado Springs (centrum kontroli GPS) z palcem na klawiszu wyłączającym sygnał nadawany na cały świat.

gps

Tylko nieliczne europejskie i japońskie przedsiębiorstwa są dzisiaj liczącymi się dostawcami sprzętu i oprogramowania w tej dziedzinie. Szacowany w 2000 r. na 14 mld dolarów (2010 r. – 50 mld) rynek dostaw jest zdominowany przez firmy zza Atlantyku. Począwszy od produkcji elementów dla satelitów i wyposażenia stacji odbiorczych, na systemach śledzących, odbiornikach i oprogramowaniu narzędziowym skończywszy. Co najistotniejsze, gdyby zaniechano stworzenia takiego systemu, to w ciągu najbliższych 20-30 lat Europa straciłaby swą niezależność w dziedzinie obrony. Bo przecież technologia ta – czy się to komuś podoba czy nie – realizuje w pierwszej kolejności cele militarne (inaczej: szeroko pojęte bezpieczeństwo). Dopiero za nimi podąża cała wymieniona w tabeli reszta. Świadomość tego stanu rzeczy pozwoliła krajom Unii Europejskiej na podjęcie decyzji o budowie europejskiego systemu nawigacji satelitarnej, który nazwano Galileo.


Współczesne zastosowania GPS

Global Positioning System pozwala na uzyskanie informacji o położeniu obiektu i jego prędkości oraz niejako dodatkowo (chociaż w rzeczywistości jest odwrotnie) superprecyzyjnego sygnału czasu. Przez wiele lat beneficjentami tego systemu była niewielka grupa specjalistów. Zasady działania wyrafinowanych układów elektronicznych, znajomość zagadnień z zakresu astronomii i geodezji wyższej oraz skomplikowane obliczenia były ich domeną. Gdy rozwój techniki umożliwił „ukrycie” prawie wszystkiego, co trudne do zrozumienia, za mniej lub bardziej efektownym obrazem na ekranie komputera czy zwykłego wyświetlacza LCD, technologia ta stała się dostępna prawie dla każdego. Nic dziwnego, że w ostatnich latach nastąpił jej ostry zwrot w stronę tzw. masowego odbiorcy. Możliwości wykorzystania wspomnianych wcześniej informacji są dzisiaj prawie nieograniczone (zwłaszcza po wyłączeniu w 2000 r. S/A): od bezpieczeństwa publicznego, komunikacji, ochrony środowiska, rolnictwa po rekreację, budownictwo i będącą dzisiaj gdzieś w tle tego wszystkiego geodezję (patrz tabela).
Dominuje jednak nawigacja, zarówno w czystej formie, jak i w połączeniu z innymi technikami. Osobną grupę zastosowań, mało widocznych na co dzień, stanowi profesjonalne wykorzystanie emitowanego przez system sygnału czasu. Pojawienie się technologii RTK (Real Time Kinematic) i późniejsze zdobycze telefonii komórkowej umożliwiają obecnie określenie pozycji odbiornika w czasie rzeczywistym zarówno przez jego posiadacza, jak i przez odpowiednio wyposażone centrum monitorowania.
Chipy o powierzchni centymetra kwadratowego, które uzupełniają telefon komórkowy czy palmtopa o funkcję GPS, produkuje jednak niewiele firm. Jeszcze mniej jest w stanie zbudować satelity i zegary atomowe. Wyrzutnie rakiet ma zaledwie kilka państw, a właścicielem jedynego (w miarę pewnego) systemu nawigacji satelitarnej jest jak na razie tylko jedno z nich. I to za oceanem.


Czas na Galileo

Budowa systemu Galileo jest nadzieją państw Unii na zmniejszenie dystansu, jaki dzieli dzisiaj Europę od Ameryki, nie tylko w dziedzinie nawigacji satelitarnej. To także szansa na rozwój nowych technologii, stworzenie około 140 tysięcy nowych miejsc pracy, zaspokojenie potrzeb nowoczesnego społeczeństwa i konkurencyjność w stosunku do gospodarki USA. To bardzo ogólnie sformułowane podstawowe korzyści – jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem.

gps

Idea zbudowania w Europie systemu nawigacji satelitarnej pojawiła się już w połowie lat 80. za sprawą Francuskiej Agencji Kosmicznej (CNES), chociaż w owym czasie zarówno Francja, jak i najbardziej kompetentna w tych sprawach Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) oficjalnie twierdziły, że nie zamierzają tworzyć własnych systemów. Budowa odpowiednika GPS była zbyt wielkim wydatkiem dla pojedynczego państwa. Jedynym sposobem na osiągnięcie celu było zjednoczenie wysiłków oraz opracowanie strategii finansowania i zarządzania systemem, którą zaakceptowałyby wszystkie kraje uczestniczące w takim przedsięwzięciu.


UE daje impuls

Idea zyskała zupełnie inny wymiar, gdy w sprawę zaangażowała się świeżo powstała Unia Europejska. W 1994 r. Komisja Europejska, ESA i organizacja Eurocontrol zaproponowały stworzenie Globalnego Systemu Nawigacji Satelitarnej (GNSS – Global Navigation Satellite System), który w efekcie został zredukowany do kontynentalnego systemu DGPS o nazwie EGNOS.
Rok później rozpoczęto z USA nieformalne rozmowy na temat współpracy, które dopiero w 1999 r. przyjęły oficjalną formę. W pierwotnym wariancie system europejski miał być ulepszonym połączeniem GPS i GLONASS. Po nakreśleniu jego podstawowych założeń (cywilny, finansowany ze środków unijnych i prywatnych), w połowie 1999 r. zapadły pierwsze poważniejsze decyzje. Wtedy to Europejska Komisja Transportu zadecydowała o uruchomieniu pięciu kontraktów, których celem było zdefiniowanie systemu. Prace studialne ruszyły na przełomie 1999 i 2000 r. Jeden z pięciu kontraktów - GalileoSat Study wykonała ESA, pozostałe (GALA, GEMINUS, INTEG i SAGA) zrealizowały największe europejskie firmy sektora kosmicznego, m.in. grupy Alenia Spazio, Alcatel, Astrium i Thales. W rezultacie zaczął się wyłaniać dość szczegółowy opis systemu. W grudniu 2001 r. określono charakterystykę i częstotliwości sygnałów dla Galileo. Po wielu spotkaniach i rozmowach wewnątrz Unii, oświadczeniach polityków europejskich (opowiadających się „za”) i amerykańskich („przeciw”) nastąpił rzeczywisty start.
Stało się to 26 marca 2002 r., kiedy to ministrowie transportu państw UE ogłosili, że osiągnęli porozumienie w sprawie budowy europejskiego systemu nawigacji satelitarnej. W następnym miesiącu (16 kwietnia) na posiedzeniu Rady Europy w Barcelonie poinformowano oficjalnie:
n o rozpoczęciu budowy systemu i utworzeniu Joint Undertaking (JU)– kierownictwa fazy „rozwojowej” budowy systemu, które odpowiadać ma za zarządzanie, koordynację prac, zbieranie funduszy, doprowadzenie projektu do fazy rozmieszczenia satelitów na orbitach. (JU z siedzibą w Brukseli powołano w połowie 2002 r. zarządzeniem Rady Europy). Członkami-założycielami JU są przedstawiciele Komisji Europejskiej i Europejskiej Agencji Kosmicznej. Członkami mogą również zostać firmy biorące udział w budowie systemu;
n o interoperacyjności systemu (zwłaszcza z GPS) i podjęciu niezwłocznie negocjacji na ten temat z USA;
n o finansowaniu tej fazy budowy w proporcjach: 2/3 - środki prywatne, 1/3 - budżet Unii;
n potwierdzono, że Galileo będzie programem cywilnym pod cywilną kontrolą i wyasygnowano 450 mln euro na pierwsze prace fazy rozwojowej.
W celu zdefiniowania architektury systemu i szczegółów dotyczących poszczególnych jego komponentów Unia Europejska i ESA uruchomiły już liczne projekty, w które zaangażowało się wiele europejskich konsorcjów. Niektóre z nich zakończono, inne są w fazie realizacji.
Ukończono fazę podstawową – zdefiniowania Galileo.

część 1 z 2
1 2 » »»



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.

komentarze menu_text_pl

Satelitarne dane meteo na wyciągnięcie ręki
czy wiesz, że...
© 2005-2021 Geodeta Sp. z o.o.
created by BRTSOFT

O nas

  • Właścicielem portalu Geoforum.pl jest Geodeta Sp. z o.o., wydawca miesięcznika GEODETA oraz serwisu egeodeta24.pl
  • Geoforum.pl jest portalem internetowym i obszernym kompendium wiedzy na tematy związane z geodezją, kartografią, katastrem, GIS-em, fotogrametrią i teledetekcją, nawigacją satelitarną itp. Od 2005 roku na bieżąco dostarcza informacji z powyższych dziedzin i umożliwia ich komentowanie.
  • GEODETA (Magazyn Geoinformacyjny) ukazuje się od czerwca 1995 roku i jest największym oraz najbardziej popularnym polskim miesięcznikiem prezentującym aktualne zagadnienia z zakresu: geodezji, kartografii, katastru, GIS-u, fotogrametrii i teledetekcji, nawigacji satelitarnej itp.
  • GEODETA cyfrowy to elektroniczna wersja tradycyjnego wydania miesięcznika. W serwisie egeodeta24.pl można zamawiać zarówno prenumeratę, jak i pojedynczne wydania

Zespół redakcyjny

  • Katarzyna Pakuła-Kwiecińska (redaktor naczelny)
  • Anna Wardziak (sekretarz redakcji)
  • Jerzy Przywara
  • Jerzy Królikowski (redaktor prowadzący Geoforum.pl)
  • Damian Czekaj
  • Bogdan Grzechnik

Kontakt

Geodeta Sp. z o.o.
02-541 Warszawa,
ul. Narbutta 40/20
tel. (22) 849-41-63, 646-87-44
redakcja@geoforum.pl
prześlij newsa

Prenumerata
prenumerata@geoforum.pl
egeodeta24@geoforum.pl
Reklama
k.kwiecinska@geoforum.pl

facebook twitter linkedIn Instagram RSS