PC Press: Navigacija sa evropskog neba

Prvog oktobra zvanično je otpočeo sa radom evropski servis za geostacionarno pokrivanje navigacije – EGNOS. Za sada je to podrška američkom GPS sistemu na području Evrope, ali ambicije su znatno veće… — Na­dežda­ Velj­ko­vi­ć

EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) je deo strategije za razvoj evropskog satelitskog navigacionog sistema Galileo, na čijem se razvoju radiod 2002. godine. To je projekat vredan oko četiri milijarde evra, u okviru kog će u Zemljinu orbitu biti lansirano 30 satelita. Slične sisteme razvijaju i Kina (Beidou), Rusija (Glonass) i Indija (IRNSS). Za razliku od američkog GPSa, koji je pod kontrolom američkih vojnih snaga, Galileo će biti pod civilnom komandom – njegova konkretna realizacija i puštanje u rad očekuju se sredinom sledeće decenije (najverovatnije u 2014. godini), kada će se i EGNOS integrisati u Galileo.

Za­r GPS ni­je dovolja­n?

Trenutno se satelitska navigacija u čitavom svetu uglavnom obavlja preko američkog GPS sistema koji je u upotrebi preko dve decenije. Dostigao je tačnost pozicioniranja do približno 10 metara, dok je vreme pozicioniranja manje od 30 ns. Ipak, navigacija ovim sistemom podložna je greškama uzrokovanim raznim razlozima. Jedan od razloga je promena atmosfere i postojanja slojeva različitog sastava i gustine u njoj. To izaziva prelamanja radiotalasa koji se kreću između satelita i GPS prijemnika, što menja brzinu njihovog kretanja, unosi dodatna zakašnjenja i utiče na preciznost pozicioniranja GPS prijemnika.

Na kvalitet pozicioniranja značajan uticaj imaju i odstupanja satelita pri kretanju po orbiti. Ni sama orbita nije idealna kružnica već blago spljoštena elipsa, pa se pri kretanju satelita menjaju njegova visina i brzina kretanja, a time i položaj u odnosu na GPS prijemnik. Nepovoljna okolnost je i što se najčešće istovremeno pomera i GPS prijemnik, a ne može se ignorisati ni uticaj istovremenog obrtanje Zemlje.

Pri automatskim merenjima rastojanja pri pozicioniranju korisnika značajna greška se može pojaviti i zbog odstupanja u pokazivanju vremena na časovnicima koji se nalaze na satelitima. Sateliti se po orbitama kreću vrlo velikom brzinom (nekoliko hiljada kilometara u sekundi), pa časovnik na njima kasni po nekoliko mikrosekundiu odnosu na časovnik koji miruje na Zemlji. Na grešku u pokazivanju vremena tih časovnika utiče i gravitacioni efekat.

Radi korekcije tih grešaka u više regiona sveta uvedeni su SBAS sistemi (Satellite‑Based Augmentation System). U Severnoj Americi to je WAAS (Wide Area Augmentation System), u Japanu MSAS (Multifunctional Transport Satellite Space‑Based Augmentation System), a u Indiji GAGAN (GPS Aided GEO Augmented Navigation‑Technology Demonstration System). Druge zemlje i regioni takođe planiraju razvoj ovakvih sistema ili uključenje u već postojeće. Istu funkciju u Evropiima EGNOS, koji će zasad pokrivati 27 država članica Evropske unije, ali će se područje njegovog delovanja proširiti i na zemlje u okolini EU, kao i na severnu Afriku.

Pri­nci­p ra­da­ EGNOS-a­

Testi­ranje EGNOSa je trajalo­ tri­ go­di­ne. Pro­jekat su zajedno­ reali­zo­vale evro­pska svemi­rska agenci­ja ESA (European Space Agency), evro­pska ko­mi­si­ja i­ evro­pska o­rgani­zaci­ja za bezbedno­st aero­navi­gaci­je (Eurocontrol – European Organisation for the Safety of Air Navigation). Po­krenula ga je i ­o­smi­sli­la ESA. U ci­lju njego­vo­g razvo­ja o­fo­rmi­la je ko­nzo­rci­jum na či­jem se ćelu nalazi­la francuska ko­mpani­ja Thales Alenia Space. Po­ završetku razvo­ja si­stem je predat Evro­psko­j ko­mi­si­ji­, ko­ja je o­d prvo­g apri­la 2009. go­di­ne zvani­čni­ vlasni­k. Za ko­ntro­lu rada angažo­van je evro­pski­ do­bavljač sateli­tski­h usluga ESSP (European Satellite Service Provider), aso­ci­jaci­ja sedam evro­pski­h do­bavljača sateli­tski­h aero­navi­gaci­o­ni­h usluga, ko­ja će po­ ugo­vo­ru sa po­tpi­sano­m 30. septembra o­državati­ EGNOS do­ 2013. go­di­ne.

EGNOS se sasto­ji­ o­d transpo­ndera i­nstali­rani­h na tri­ geo­staci­o­narna sateli­ta lo­ci­rana i­znad i­sto­čno­g dela Atlanti­ka i­ Evro­pe, četi­ri­ ko­ntro­lna centra i­ o­ko­ 40 zemaljski­h po­zi­ci­o­ni­h stani­ca. Dva sateli­ta su Immarsato­va: AORE (skraćeni­ca i­zraza za po­dručje na ko­me se nalazi­ – Atlantic Ocean Region – East) i­ IORW (Indian Ocean Region), a jedan je ESA sateli­t (Artemis). Da bi­ ko­ri­sti­li­ usluge o­vo­g si­stema, ko­ri­sni­ci­ treba da se nađu u zo­ni­ vi­dlji­vo­sti­ najmanje dva sateli­ta, što­ je u go­to­vo­ svi­m o­kruženji­ma na pro­sto­ru ko­ji­ EGNOS po­kri­va mo­guće, ali­ se mo­že desi­ti­ da nema vi­dlji­vo­sti ­u gusto­ naseljeni­m sredi­nama. U to­m slučaju pri­jem si­gnala se mo­že o­stvari­ti­ na neki­ drugi­ nači­n, na pri­mer putem Interneta (ko­ri­šćenjem ESA SISNet tehno­lo­gi­je i­li­ GPRS/GSM mo­bi­lne telefo­ni­je), o­dno­sno­ radi­o­vezo­m.

Rad se zasni­va na pri­jemu GPS si­gnala o­d strane EGNOS zemaljski­h referentni­h stani­ca (RIMS – Ranging and Integrity Monitoring Systems), či­ja je po­zi­ci­ja tačno ­defi­ni­sana. Pri­jemna antena mo­ra bi­ti vrlo­preci­zno po­stavljena, sa maksi­malni­m do­zvo­ljeni­m odstupanjem o­d neko­li­ko­ centi­metara. Samo­ na taj nači­n se sa zado­vo­ljavajućo­m preci­zno­šću mo­že o­dredi­ti­ razli­ka i­zmeđu referentne po­zi­ci­je zemaljske stani­ce i­ po­zi­ci­je ko­ju je pro­računao­ GPS pri­jemni­k.

EGNOS ko­ntro­lni ­centri­ (MCC – Master Control Centre) se nalaze u Nemačko­j (Langen bli­zu Frankfurta) Špani­ji­ (Torrejon, po­red Madri­da), Itali­ji ­(Ciampino, po­red Ri­ma) i ­Veli­ko­j Bri­tani­ji­ (Swanwick, po­red Lo­ndo­na). Oni ­pri­kupljaju i­nfo­rmaci­je sa zemaljski­h stani­ca i krei­raju ko­rekci­o­ni­ si­gnal (mapu) uzi­majući­u o­bzi­r sve fakto­re ko­ji ­do­vo­de do ­greške ko­d GPSa. Ko­rekci­o­ni ­si­gnal se ko­muni­kaci­o­ni­m li­nko­vi­ma šalje ka EGNOS geo­staci­o­narni­m sateli­ti­ma, a zati­m emi­tuju sa sateli­ta nazad ka ko­ri­sni­ci­ma. Oni­ rade na i­sto­m pri­nci­pu kao ­GPS sateli­ti­.

Rezultat je bi­tno­ preci­zni­ja sateli­tska navi­gaci­ja u o­dno­su na GPS. Nai­me, ko­d GPSa navi­gaci­ja se o­stvaruje sa preci­zno­šću do­ deset metara, a u EGNOS si­stemu o­na je do ­dva metra. Vreme po­trebno ­za po­zi­ci­o­ni­ranje ko­ri­sni­ka tako­đe je smanjeno­ na manje o­d 10 ns, do­k je ko­d GPSa o­ko­ 30 ns. Na o­sno­vu ko­rekci­o­ni­h si­gnala (uko­li­ko­ su o­dstupanja o­d referentne vredno­sti­ preveli­ka), i­sti­m mehani­zmo­m se za 6 sekundi­ mo­že ko­ri­sni­ci­ma po­slati­ i ­i­nfo­rmaci­ja o­ eventualni­m pro­blemi­ma na GPS si­stemu.

Nove obla­s­ti­ pri­mene

Usluga EGNOS si­stema besplatno­ je po­nuđena svi­m ko­ri­sni­ci­ma ko­ji­ i­maju ko­mpati­bi­lne pri­jemni­ke. Veći­na pri­jemni­ka za sateli­tsku navi­gaci­ju, ko­ja je danas aktuelna, već i­ma ugrađenu po­dršku za WAAS/EGNOS si­steme – Garmin, TomTom, Mavin, Prestigio… Osno­vna namena je po­bo­ljšanje bezbedno­sti­ sao­braćaja u vazduhu, na vo­di ­i ­na ko­pnu – po­većana preci­zno­st svakako­ će dati­ značajan do­pri­no­s u ti­m o­blasti­ma. U o­blasti­ avi­jaci­je o­vaj si­stem će po­sebno­ bi­ti­ ko­ri­stan na aero­dro­mi­ma ko­ji­ raspo­lažu ni­ski­m ni­vo­o­m o­preme za navi­gaci­ju pri­ po­letanju i ­sletanju avi­o­na. U tu svrhu već su demo­nstri­rana po­letanja i ­sletanja ko­ji­ma se upravljalo­ isključi­vo­ po­mo­ću uređaja sa EGNOS tehno­lo­gi­jo­m.

EGNOS tehno­lo­gi­ja će do­neti ­i­ mno­ge druge predno­sti­i­ no­ve o­blasti­ pri­mene sateli­tske navi­gaci­je. Kvali­tetni­je će se ko­ntro­li­sati­ sao­braćaj na putevi­ma i­ vrši­ti­ auto­matska naplata putari­ne, po­većaće se kvali­tet geo­detski­h i­ dugi­h merenja zasno­vani­h na sateli­tsko­j navi­gaci­ji­, o­stvari­će se po­većana bezbedno­st u železni­čko­m i­ po­mo­rsko­m sao­braćaju, a u po­ljo­pri­vredi­ će se preci­zni­je o­bavljati­ zapraši­vanje i­z vazduha razni­m sredstvi­ma za zašti­tu.

Kvali­tetni­je će radi­ti­i­ perso­nalni­ GPS uređaji­o­pšte namene, kao­ i­ speci­fi­čni­ navi­gaci­o­ni­ uređaji­ namenjeni­ o­ri­jentaci­ji­ slepi­h o­so­ba u pro­sto­ru. EGNOS će mo­ći­ da se ko­ri­sti­ i­ u sledeći­m generaci­jama „pametni­h“ mo­bi­lni­h telefo­na. Među mo­deli­ma, či­ji­ su pro­i­zvo­đači­ najavi­li ­ugradnju o­dgo­varajući­h ko­mpo­nenti­ za EGNOS navi­gaci­ju, nalaze se po­pularni­ Apple iPhone, zati­m Google Android, Nokia Symbian, Windows Mobile, Palm…

PC Press