Storitve vezane na lokacijo
Satelitski pozicijski sistem

Možnost uporabe satelitov v lokalizaciji je odkrila skupina raziskovalcev, ki jo je vodil dr. Richard B. Kershner v času spremljanja radijskega signala iz prvega satelita – Sputnika. Ekipa je opazila, da se frekvneca signala zaradi Dopplerjevega pojava spreminja s kroženjem satelita. Na podlagi teh sprememb frekvence so lahko določili položaj satelita. Pri poznavanju lege satelitvo lahko inverzno določimo pozicijo uporabnika ali objektov.

Satelitski sistemi za določanje položaja temeljijo na meritvi časa širjenja signala satela iz satelita. Iz časa širjenja t pri znani hitrosti signala, ki je enaka hitrosti svetlobe v vakumu c = 3∙108 m/s, lahko iz znanega obrazca s = c∙t izračunamo razdaljo s med satelitom in uporabnikom. Pri znanem položaju satelita in času širjenja lahko določimo lego kot sfero točk, ki se nahajajo na isti razdalji od satelita. Z drugimi besedami, vsak satelit omogoča določitev področja potencialnih lokacij uporabnika. Položaj predmeta določajo štirje parametri: zemljepisna širina in dolžina, nadmorska višina in čas. Za določitev vsakega parametra potrebujemo eno sfero točk. V idealnem primeru, ko pri meritvah ni pogreškov, se te sfere sekajo v eni točki, ki določa lokacijo. Če razdalj do satelitev ne moremo točno določiti, potem presek sfer določa področje potencialnih lokacij uporabnika.Velikost tega področja je sorazmerna pogreškom meritev razdalj. Zmanjšamo jih lahko z upoštevanjem podatkov iz dodatnih satelitov.

Princip določanja pozicije uporabnika

Ta, splošni princip se uporablja v satelitskih navigacijskih sistemih kot so ameriški sistem GPS, evropski Galileo, ruski Glonass in kitajski Compass

GPS

GPS je globalni navigacijski satelitski sistem, ki so ga razvili za ameriško obrambno ministrstvo za vojaške namene. Začetek projekta sega v leto 1973, vendar je bil prvi poskusni satelit izstreljen šele 1978. Danes se GSP uporablja ne le za vojaške ampak tudi za civilne namene. Omogoča določanje položaja, navigacijo in določanje točnega časa. Sistem sestavljajo trije segmenti: vesoljski, nadzorni in uporabniški.

Sateliti posredujejo tri vrste signalov. Prvi, signal vsebuje kod P (Precision Code), je šifriran s psevdo slučajnimim kodom s frekvenco 10,23 MHz. Ta kod v primeru potrebne zaščite pred prevaro lahko nadomesti kod Y. Tretji signal s kodom C/A (coarse/acquisition code) se uporablja za civilne namene ali za pridobivanje P(Y) koda.C/A določa psevo slučajni kod s frekvenco 1,023 MHz. Navigacijska sporočila, to je sporočila z informacijami za določanje položaja uporabnikov, se prenašajo s hitrostjo 50 b/s. Ta sporočila so dodana tako C/A kot P(Y) kodu. Oba dobljeni sekvenci modulirata nosilnik L1 in dodatno še nosilnik L2 s frekvenco 1575,45 MHz. Nadalje, zaporedje, ki nastane pri dodajanju navigacijskega sporočilo k P (Y) kodu modulirata nosilnika L1 in L2 s frekvenco 1227,6 MHz. Oba modulirana nosilnika L1 in L2 se nato posredujeta GPS sprejemnikom pri uporabnikihi. Poleg tega se lahko pošljejo še dodatni signali L2C (1227 MHz), L5 (1176 MHz) in L1C (1575 MHz), s katerimi minimiziramo pogreške pri določanju pozicije pri komercialnih,sistemih, sistemih varovanja človeškega življenja ter za interoperabilnost z drugimi sistemi. Ker vsi sateliti uporabljajo isto frekvenco nosilnika, se za sodostop do različnih satelitov uporablja mehanizem CDMA.

Dolžina okvirov navigacijskih sporočil znaša 1500 bitov. Vsak okvir sestavlja pet podokvirov, ki vsebujejo različne informacije, kot so pozicija satelita, zdravje, korekcije ure, učinek zakasnitve v ionosferi in status konstelacije satelitov ali informacije o orbitah satelitov. Prenos celega okvira traja 30 sekund (1500 bitov se prenaša s hitrostjo 50 b/s).

Ker čas za prenos vseh podatkov iz satelita predolg (to je čas med vklopom naprave in določitvijo položaja uporabnika), lahko mobilna komunikacijska omrežja v kombinaciji s satelitskim navigacijskim sistemom izkoristimo za dostavo nekaterih podatkov. Ta pristop imenujemo »Assisted GPS«. Tako lahko pospešimo inicializacijo GPS.

Na točnost pozicioniranja vpliva več vidikov: merjenje časa prihoda signala, atmosferski vplivi (predvsem v ionosferi učinki), Višestazni razmnoževanje, satelitska položaj sprememba, časovna sinhronizacija in količino vidnih satelitov.Najpomembnejši prišlo je uvedla ionosfere, vendar je mogoče zmanjšati z upoštevanjem več signalov (npr. L1 in L2) kot vpliv ionosfere vplivov posameznih frekvenc drugače. Skupna napaka je, da števcev za GPS (običajno do 8 metrov).Natančnost se lahko še poveča s pomočjo diferencialnih GPS tleh vozlišč z natančno določeno mesto v natančnem položaju, ki izhaja iz satelitov.

Signali, ki jih pošiljajo sateliti GPS

Galileo

Evropska alternativa sistemu GPS je sistem Galileo. V vesoljskem segmentu je planiranih 27 operativnih in trije rezervni sateliti. Nameščeni bodo v treh orbitah z naklonom 56° in elevacijo 23 222 km nad Zemljo. Čas obhoda je 14 ur. Kontrolni segment sestavljata dva kontrolna centra, eden v Oberpfaffenhofnu, Nemčija in drugi v Fucinu, Italija. Nadalje sta še dva centra LEOP (Lunch and Early Operations) v Toulousu, Franciji in v Darmstadtu, Nemčija. Podobno kot GPS, ima tudi Galileo 5 postaj za telemetrijo, sledenje in kontrolo, 40 senzorskih postaj. Deset postaj za prenos na satelite za spremljanje in nadzorovanje satelitov bo razporejenih po celem svetu.

Sateliti, kot pri GPS, prenašajo več navigacijskih signalov (E1, E5a, E5b, E6). Prvi signal, E1, s frekvenco 1,023 MHz nosi nešifrirane navigacijske podatke modulirane s frekvenco 1575,42 MHz. Ta signal, s prenosno hitrostjo 125 b/s je na voljo civilni uporabi (imenuje se odprta storitev), poslovne storitve in storitve za varovanje človeškega življenja. Drugi in tretji signal, E5a in E5b, sta analogna signalu E1, vendar sta modulirata nosilnika s frekvenco 1176,450 MHz in 1207,140 MHz. Pri obeh je frekvenca kodnega niza 10,23 MHz. Signal E5a prenaša podatke za navigacijo in določanje časovnih funkcij. V nasprotju z E1 in E5b, E5a uporablja bolj robustno modulacijo, zato je pri njemu prenosna hitrost le 25 b/s. Tudi ta je namenjen odprtim storitvam. Signal E6 je namenjen plačljivim komercialnim namenom. Zato je šifriran. Frekvenca nosilnika tega signala je 1278.750 MHz, frekvenca njegovega kodnega zaporedja pa je 5,115 MHz. Omogoča prenosno hitrost 500 b/s.

Ostali navigacijski sistemi

Princip določanja pozicije uporabnika je tudi pri ostalih satelitskih navigacijskih sistemih podoben kot prej opisanima sistemoma: