System nawigacji satelitarnej Galileo - wszystko, co musisz wiedzieć o europejskim GNSS

Na potrzeby europejskiego systemu Glalileo GNSS zaplanowano łącznie 30 satelitów (grafika: ESA).

Co to jest nawigacja satelitarna Galileo? Jak dokładny jest i jak dokładny jest w porównaniu z GPS lub GLONASS? Dowiesz się w tym artykule. Dowiesz się również, jak uzyskać urządzenie do nawigacji satelitarnej współpracujące z Galileo. W tym artykule omówiono podstawy działania Galileo oraz zalety i wady każdego systemu. Przyglądamy się również przyszłości Galileo i jego znaczeniu dla przemysłu.

Czym jest system nawigacji satelitarnej Galileo?

Co to jest nawigacja satelitarna Galileo? Ten globalny system nawigacji satelitarnej został uruchomiony w październiku 2011 roku. Jest to najdokładniejszy system na świecie, obsługujący 2,3 miliarda użytkowników na całym świecie. Galileo ma 26 satelitów krążących wokół Ziemi na wysokości około 23.000 XNUMX km. Satelity te są obsługiwane przez czujniki i ośrodki naziemne na całym świecie. To sprawia, że ​​Galileo jest nieodzowną częścią każdego systemu transportowego, ponieważ bez Galileo miliony ludzi zostałyby unieruchomione i zgubione.

Galileo zapewni użytkownikom na całym świecie bezpłatne podstawowe usługi nawigacyjne z dokładnością do jednego metra. Ponadto użytkownicy mogą korzystać z ulepszonych usług lokalizacyjnych systemu, szczególnie na dużych szerokościach geograficznych. Unikalną cechą Galileo jest możliwość globalnego poszukiwania i ratownictwa. W przypadku znalezienia osoby znajdującej się w niebezpieczeństwie transponder na satelicie wysyła sygnał o niebezpieczeństwie do Ratowniczego Centrum Koordynacyjnego i rozpoczyna akcję ratunkową. System następnie informuje użytkownika o sytuacji.

Stacja naziemna Galileo została otwarta w listopadzie 2009 r. w pobliżu Kourou w Gujanie Francuskiej. Od tego czasu wzrosła liczba satelitów Galileo na orbicie. Zwiększyło to wiarygodność sygnałów i wydajność usług. Oczekuje się, że system będzie w pełni operacyjny do 2020 r., oferując zaawansowane usługi na całym świecie. Ministrowie transportu Unii Europejskiej uzgodnili, że usługa powinna być w pełni operacyjna do 2013 roku. Z najnowszych doniesień prasowych wynika jednak, że uruchomienie zostanie opóźnione najpóźniej do 2014 roku.

Jak dotąd system Galileo spełnia trzy główne funkcje: generowanie sygnałów, przesyłanie sygnałów oraz przechowywanie i przekazywanie komunikatów nawigacyjnych. Segment naziemny Galileo wysyła komunikaty nawigacyjne do segmentu kosmicznego Galileo, który wysyła sygnały o określonej strukturze sygnału Galileo. Segment kosmiczny Galileo odbiera wiadomości nawigacyjne wysyłane przez segment naziemny i wysyła je z powrotem do satelitów. Funkcje te kontrolują precyzyjne zegary atomowe na pokładzie satelitów.

Jak dokładny jest Galileo?

Dokładność nawigacji satelitarnej Galileo jest bardzo dobra. Większość błędów jest spowodowana błędami orbitalnymi, a druga trzecia jest spowodowana błędami zegara. Jeśli zegar atomowy spóźnia się o 3 nanosekundy, satelita wygląda o metr dalej, niż jest w rzeczywistości. Dokładność jest wystarczająco dobra, aby można ją było wykorzystać do celów nawigacyjnych, ale wciąż jest daleka od doskonałości. Galileo wykorzystuje bardzo precyzyjny model jonosferyczny o nazwie NeQuick. Uzyskana dokładność jest porównywalna z dokładnością GPS. Efemerydy są przesyłane do satelity kilka razy dziennie, aby zapewnić wysoką dokładność.

Oto fragment modelu jonosferycznego NeQuick, źródło: Europejska Agencja Kosmiczna.
Oto fragment modelu jonosferycznego NeQuick, źródło: Europejska Agencja Kosmiczna.

System Galileo oferuje swoje usługi w ramach początkowej zdolności operacyjnej (IOC) od grudnia 2016 r. To pierwsza faza programu Galileo. Dokładność pozycjonowania będzie lepsza niż GPS, ale system nadal ma problemy. Do tej pory działa tylko 21 z 28 satelitów Galileo, co oznacza, że ​​od czasu do czasu będą występować luki w zasięgu lub słabe pozycjonowanie.

W marcu 2016 r. dokładność Galileo była ponad dwukrotnie większa niż w przypadku GPS, ale lepsza interoperacyjność systemu z innymi systemami GNSS ułatwiła to użytkownikom. Na przykład odbiornik z możliwością wielu konstelacji może łączyć sygnały z wielu konstelacji, aby zapewnić większą dokładność. ten EUSPA ściśle współpracuje również z producentami chipów, aby zapewnić kompatybilność Galileo z obecnymi odbiornikami GPS i opracować nowe.

GSA odpowiada za utrzymanie systemu Galileo i publikuje kwartalne sprawozdania z wyników. Raporty, choć miłe dla oka, nie mogą świadczyć o dokładności Galileusza. Na przykład niedawna awaria dotyczyła tylko 5% satelitów Galileo. Przepraszając za awarię, GSA argumentowało, że Galileo jest wciąż na wczesnym etapie. Jednak większość problemów wydaje się być związana z oprogramowaniem.

Źródło: glonass-iac.ru
Źródło: glonass-iac.ru

Porównanie Galileo i rosyjskiego GLONASS

Pierwsze pytanie, które powinieneś sobie zadać, to który system satelitarny jest dokładniejszy - Galileo czy GLONASS? Oba systemy oferują podobny poziom dokładności, ale mają swoje mocne i słabe strony. Na przykład, podczas gdy GPS zapewnia lepszą dokładność pozycjonowania na wyższych szerokościach geograficznych, Galileo jest dokładniejszy na niższych szerokościach geograficznych. Główną różnicą między tymi dwoma systemami jest czułość, która odgrywa ważną rolę przy wyborze systemu nawigacji satelitarnej.

Zalety Galileo są wielorakie. Wyższa dokładność jest dobra w przypadku produktów codziennego użytku, takich jak telefony komórkowe i systemy nawigacyjne. Skorzystają na tym również służby ratownicze. Europejskie drogi i koleje będą bezpieczniejsze dzięki usługom Galileo. Galileo zwiększy innowacyjność i będzie promować nowe produkty w Europie, dzięki czemu w 2021 r. Europa będzie miała większy udział w światowym rynku GNSS.

Wartość PDOP dla każdego systemu pokazuje, ile satelitów jest widocznych przez 24 godziny. Zarówno GPS, jak i GLONASS zwróciły największą dostępną liczbę satelitów, ale wyniki były zbliżone. W tym przykładzie GPS zapewniał najwyższą dostępność satelitów, podczas gdy GLONASS i Galileo miały podobne wartości widoczności. W przypadku kombinacji GPS-GLONASS uzyskali podobne wyniki.

Kolejną ważną różnicą między Galileo i Glonass jest częstotliwość sygnałów. Glonass ma znacznie niższą częstotliwość, ale nie działa tak dobrze jak Galileo. Galileo oferuje dokładniejsze sygnały, ale wymaga też większej konstelacji satelitów. Aby uzyskać jak najlepsze dane o pozycji, satelita musi „widzieć” cztery satelity.

Na potrzeby europejskiego systemu Glalileo GNSS zaplanowano łącznie 30 satelitów (grafika: ESA).
Na potrzeby europejskiego systemu Glalileo GNSS zaplanowano łącznie 30 satelitów (grafika: ESA).

Porównanie Galileo i amerykańskiego GPS

System nawigacji satelitarnej Galileo, który zastąpi satelity GPS, jest konstelacją GNSS należącą do Unii Europejskiej. ESA, Europejska Agencja Kosmiczna, zbuduje i będzie obsługiwać konstelację, która docelowo będzie miała 30 satelitów operacyjnych i sześć satelitów zapasowych na orbicie. Wczesna zdolność operacyjna została wprowadzona w 2016 r. i oczekuje się, że będzie w pełni operacyjna do 2020 r.

Unia Europejska (UE) ma własną koncepcję nawigacji satelitarnej. Podzieliła serwis na pięć kategorii: L1, L2, E5, E5A i E5. Sygnały będą kompatybilne z sygnałem GPS L1 i nadchodzącym sygnałem L5. Unia Europejska określiła te pięć poziomów, które nazywa usługami otwartymi. Oznacza to, że sygnały mogą być swobodnie wykorzystywane. Ma to jednak również pewne wady.

Różnica w dokładności nie jest znacząca dla użytkowników. Odbiornik musi być połączony z co najmniej czterema satelitami, aby określić jego lokalizację. Urządzenia z wieloma satelitami są szybsze i dokładniejsze. W zależności od sytuacji jeden system może działać lepiej niż drugi w środowisku miejskim. Ponadto GLONASS i Galileo są dokładniejsze na obszarach miejskich. GPS jest często łączony z GNSS, aby zapewnić użytkownikom lepszą dokładność nawigacji.

UE nie jest jedynym krajem korzystającym z Galileo. Do projektu dołączyły Ukraina i Maroko. Maroko również dołączyło do programu i ma jedno centrum serwisowe w Madrycie. Podczas gdy Wielka Brytania i UE nie zgadzają się co do dokładnego przydziału budżetu na projekt, istnieją oznaki, że UE rozważa zwiększenie finansowania programu.

Co przemawia za Galileo?

Tutaj po prostu cytuję stronę EUSPA:

Galileo zapewnia lepsze informacje o położeniu i czasie, które przyniosą korzyści wielu europejskim usługom, przedsiębiorstwom i użytkownikom. Przykład:

  • Dzięki wielu konstelacji odbiorników, do której przyczynia się Galileo, użytkownicy mogą teraz określać swoją dokładną pozycję z większą dokładnością.

  • Zdolność Galileo do podwójnej częstotliwości zapewnia znaczne korzyści pod względem osiąganej dokładności, ale także pod względem zwiększonej odporności na zakłócenia.

  • Produkty, których ludzie używają na co dzień, od GPS w samochodzie po telefon komórkowy, korzystają ze zwiększonej dokładności oferowanej przez Galileo.

  • Z Galileo korzystają służby ratunkowe o krytycznym znaczeniu.

  • Galileo pomaga uczynić europejskie drogi i koleje bezpieczniejszymi i wydajniejszymi.

  • Galileo pobudza europejską innowacyjność, przyczynia się do rozwoju wielu nowych produktów i usług, tworzy miejsca pracy i pozwala Europie na zwiększenie udziału w światowym rynku usług o wartości dodanej, który według prognoz sięgnie 2029 mld euro w 166 r. (źródło: Raport rynkowy GSA GNSS Wydanie 6).

Alternatywy dla nawigacji satelitarnej Galileo

Badanie opublikowane przez University of Sussex proponuje alternatywę dla Galileo, która byłaby tańsza, oferowałaby porównywalny poziom niezawodności, ciągłości i dostępności oraz byłaby pięciokrotnie dokładniejsza. Prof. Chris Chatwin z University of Sussex przedstawia swoje plany umieszczenia SBAS na satelicie krajowym. Taki system byłby tańszą alternatywą dla Galileo, którego uruchomienie planowane jest na 2026 rok.

Jednak Galileo rozwijał się powoli i był naznaczony kontrowersją i sporami politycznymi. Ponadto nękają go wizerunki PR mężczyzn w garniturach podpisujących kontrakty. Pomimo tych trudności Europejska Agencja Kosmiczna wystrzeliła cztery z 30 pierwotnie planowanych satelitów i ma za zadanie wystrzelenie kolejnych 22, aby ukończyć konstelację. Oczekuje się, że konstelacja satelitów będzie miała osiemnaście operacyjnych satelitów do końca 2014 r. i 2015 do końca 26 r.

Systemy te opierają się na tej samej technologii, co oznacza, że ​​można je łatwo znaleźć i poruszać się po nich w nieznanym mieście. Należy jednak pamiętać, że GPS i Galileo nie nadają się do użytku w obszarach, w których jest niewiele wież komórkowych lub nie ma ich wcale. Podczas gdy GPS i Galileo są skuteczne podczas podróży w obszarach miejskich, są nieskuteczne w słabo zaludnionych lub ciemnych obszarach.

Chociaż Unia Europejska wspiera rozwój projektu Galileo, nie można zapominać, że jest to system w dużej mierze cywilny, a nie wojskowy. Na przykład 26 z trzydziestu satelitów składających się na system będzie działać już w 2020 roku. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) zapowiedziała, że ​​zamierza uczynić europejski system pozycjonowania pięciokrotnie dokładniejszy niż GPS. Dlatego ważne jest, aby wiedzieć, że ten system nie zastąpi GPS w żadnym kraju.

Źródła:

  1. https://www.esa.int/Applications/Navigation/Galileo_and_EGNOS
  2. https://de.wikipedia.org/wiki/Galileo_(Satellitennavigation)
  3. https://www.bmvi.de/DE/Themen/Digitales/Satellitennavigation/GALILEO/galileo.html
Podobał Ci się artykuł i czy instrukcje na blogu Ci pomogły? Wtedy byłbym szczęśliwy, gdybyś bloga poprzez stałe członkostwo będzie wspierać.

Napisz komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone * oznakowane

Na blogu Sir Apfelot znajdziesz porady, instrukcje i recenzje produktów Apple, takich jak iPhone, iPad, Apple Watch, AirPods, iMac, Mac Pro, Mac Mini i Mac Studio.

Promocje