GNSS
(Global Navigational Satellite System, globális navigációs műholdrendszer, műholdas helymeghatározás, GPS, Global Positioning System, globális helymeghatározó rendszer, Galileo rendszer, GLONASS,Global Navigation Satellite System)
A műholdas helymeghatározás önállóan kialakított rendszereit összefoglaló néven GNSS rendszereknek nevezzük. A GNSS az angol Global Navigational Satellite System (globális navigációs műholdrendszer) kifejezés rövidítése.
A műholdas globális helymeghatározó rendszer elvi működése.
A jelenleg
széleskörűen használt GPS (Global Positioning System - globális
helymeghatározó rendszer) a felhasználó helyzetét távolságmérés alapján
határozza meg.
A működés alapfeltétele az idő igen pontos
mérése és a Föld körüli
pályán keringő műholdak
helyzetének pontos ismerete.
A technika és technológia fejlődése a huszadik század 80-as, 90-es éveiben tette
lehetővé, hogy e két feltételt egyszerre teljesíteni lehessen.
A GPS rendszerben 24 ismert helyzetű, Föld
körüli pályán keringő műhold (az ábrán
ezek helyzete látható) sugároz jeleket a Föld
felszíne felé.
A földi vevőkészülék ezeknek a jeleknek a mérési adataiból, illetve az általuk
szállított információk feldolgozásából meghatározza a saját helyzetét.
A GPS rendszer működésének alapfeltétele az időmérés
pontossága. Minden GPS műholdon igen pontos cézium és rubídium atomórák
találhatók, melyek abszolút pontossága eléri a 10-13-10-14
értéket. (Ez azt jelenti, hogy egy ilyen pontosságú óra kb. 300 000 - 3 000
000 év alatt késik vagy siet egyetlen másodpercet.)
A GPS műholdak jele adatokat tartalmaz, melyek a vevőkészüléket tájékoztatják a műhold aktuális helyzetéről és a műholdon mérhető pontos időről. A rendszer minden műholdja szinkronizáltan működik, azaz óráik pontosan össze vannak hangolva, és jeleiket is pontosan azonos időben küldik a vevő felé. A távolságot a vevő igen egyszerűen határozza meg. Méri a jel érkezési idejét, és - ismerve a jel startjának időpontját - a jel terjedési idejének kiszámítása után a fénysebesség ismeretében meghatározza a műhold és a vevőkészülék távolságát az alábbi módon:
Ri = cTi
ahol Ri a távolság, c a fénysebesség, Ti a terjedési
idő.
(Ez azt jelenti, hogy a Föld
körül 24.000 km-es magasságban keringő műhold
esetén a fény 80 msec /0,08 sec/ alatt ér oda. Ebből következően mondjuk 10
nsec /0,00000001 sec/ időmérési
pontatlanság 3 m-es távolságmérési pontatlanságot okoz.)
|
Az animáció a GPS rendszer elvi működését szemlélteti. |
A GPS rendszer működéséhez feltétlenül szükséges az, hogy a vevőkészülék antennája és a műholdak között ne legyen akadály, ez azt jelenti, hogy beltéri helymeghatározásra a GPS rendszer nem alkalmas.
A műholdas globális helymeghatározó rendszer alapvető paramétereit 1973-ban az Amerikai Egyesült Államok katonai apparátusa határozta meg. A rendszer első műholdját 1978-ban állították pályára, a rendszer szolgáltatásai hivatalosan 1995-ben indultak meg.
A katonai
mellett számtalan egyéb helyen hasznáják már az egyre pontosabb helymeghatározó
rendszereket.
Megfelelő térkép szoftverrel ma már egyre inkább elterjednek a gépkocsikban és a mobiltelefonokban
is, a képen egy ilyen látható.
Az európai Galileo műholdas helymeghatározó rendszer kiépítése
jelenleg folyik. Az Európai Unió és az Európai Űrügynökség közös vállalkozása.
Üzembe állítása 2008 és 2010 között várható.
Összesen 30 db 23.000 km magasságban keringő műholdból
áll majd, amelyből 27 biztosítja a rendszer működését 3 pedig tartalék célokat
szolgál.
A felbocsátott első műholdja 2006. január 12-én
kezdte meg kísérleti sugárzását.
A 23 műholdból álló orosz rendszer a GLONASS
(Global Navigation Satellite System).