Pričakujete, da je “lociranje” na podlagi satelitske navigacije stoodstotno natančno, potem pa ste razočarani. Pametni telefon, podobno je tudi s športno uro, je natančen v radiju petih metrov. Pomeni, da te naprava lahko postavi kjerkoli znotraj tega kroga, čeprav smo v resnici v njegovem središču. To velja na planem, kjer signalov satelitov ničesar ne moti, se od ničesar ne odbijejo. Bližnja drevesa, stavbe ali mostovi pa natančnost poslabšajo.
Poglejmo, kako deluje ameriški sistem GPS (drugi sistem delujejo podobno), katerega ime je postalo sinonim za satelitsko navigacijo. Za 95 odstotno pokritost površine planeta je dovolj 24 satelitov, ki se gibljejo dvajset kilometrov nad našimi glavami z zahoda na vzhod, nad vsako točko na svoji “poti” pa so dvakrat na dan. V resnici je tam gori 30 satelitov, dodatnih šest je v rezervi, če kateri odpove, uporabljajo pa jih tudi za višjo natančnost določanja položaja. Najbolj pomembna naprava na vsakem je atomska ura, ki tiktaka skoraj nedojemljivo natančno. Podatek o trenutnih orbitah posameznih satelitov je vpisan v vsako navigacijsko napravo, zato ta zna iskati signale s pravega mesta. Da ne bi prišlo do nepotrebnih zamikov, stanje satelitov nenehno nadzorujejo in jih po potrebi ponovno utirijo v pravo orbito.
Ko poznamo razdaljo, je drugo mala malica
Če vemo, da smo od Ljubljane oddaljeni 11 km, od Kranja 14 ter od Kamnika 12 km, potem lahko z metodo triangulacije dokaj natančno določimo, kje smo. Iz vsakega mesta narišemo ustrezno velik krog in ugotovimo, da smo v “področju”, ki je skupno vsem trem. Nekje v bližini naselja Skaručna. Če imamo na voljo še podatek o razdalji do Domžal in Škofje Loke, bo izračun položaja natančnejši (površina stičišča krogov bo manjša). Lahko pa ostanemo pri treh mestih, a imamo natančnejšo razdaljo do njih. Namesto v kilometrih v metrih. Sateliti v orbiti so kot mesta. Satelitski sprejemnik ve, kje na nebo so, zna pa tudi na podlagi točnega časa, ki ga oddaja, izračunati razdaljo do njega. Na podlagi podatkov najmanj treh pa nato izračuna zemljepisno širino, višino ter nadmorsko višino. Več satelitov “vidi” in (ali) manj so moteni signali, bolj natančno je vse skupaj.
Ne bomo šli v podrobnosti, dovolj je namreč vedeti, da sprejemnik izračunava oddaljenost do satelita na osnovi časa, ki ga je signal potreboval, da je pripotoval do njega. Logično mar ne. Svetlobna hitrost in čas dasta razdaljo. Če se na poti signal od nečesa odbije, je pot daljša. Minimalno, a kaj potem, saj se takoj odrazi oziroma nas prestavi za nekaj metrov drugam. Natančnost položaja, to še posebej velja za izračun nadmorske višine, je sorazmeren s številom satelitov, katerih signale sprejemnik spremlja. Več jih je, bolj natančen je in obratno. V mestnih ali naravnih kanjonih, blizu visokega hriba, v gozdovih, pa še kje, je zato natančnost manjša kot v neskončnih planjavah savane ali prerije. Topografija še kako vpliva na natančnost satelitske navigacije. Govorimo pa seveda o petih metrih, kar je sprejeto kot primerno za komercialne naprave -mednje sodijo tudi telefoni in ure. Natančnost do nekaj decimetrov obljublja Evropski sistem Galileo, vendar je komaj dobro začel delovati ter sprejemniki, ki delujejo na dveh frekvenčnih območjih. Vse zato, da bi bilo motenj (odbitih signalov čim manj).
Enkrat “natačne”, drugič pa manj?
Ker navigacijska naprava točno ve, kje je posamezen satelit, lahko s triangulacijo s podatkom o časovnem zamiku, torej o oddaljenosti posameznega satelita, izračuna, kje je uporabnik na Zemlji. Pri tem trčimo ob zanimivo težavo, ki je ne bi poznali, če bi bil nad nami vakuum: zaradi pojavov v ozračju prihaja do nepredvidljivega časovnega zamika pri potovanju signala od satelita do navigacijske naprave. V boljših napravah zato uporabljajo metodo dvojnega signala za izračun časovnega zamika zaradi atmosfere. A težave se pojavljajo tudi na Zemlji, kjer prihaja do številnih odbojev. Tu pomaga sodobna tehnologija v sprejemnikih, ki jih čimbolj izniči, še bolj pa zemeljske postaje z natančno določeno lokacijo, ki »pomagajo« navigacijskim napravam, da dosežejo večjo natančnost.
Dejali boste, da je vse to krneki, kajti ko se vozimo po cestah, navigacija vedno do decimetra natančno ve, kje smo. Navigacijske naprave, ročne ali tiste v avtomobilih imajo zemljevide, ti pa dodatne plati podatkov, med drugih tudi vektorsko vnesene ceste. Naprav ve, po kateri cesti se peljemo, čeprav nas sprejemnik GPS postavi v jarek poleg nje. Vse kar smo zapisali vpliva na natančnost satelitskega sprejemnika v telefonih in urah in tukaj je tudi razlog, zakaj meritve na primer pretečene razdalje niso nikdar popolnoma natančne. Razlika v kakovosti naprav je torej v tem, ali “falijo” manj ali več kot 10 odstotkov. Mimogrede, pri največ napravah je napaka manjša od te meje, so pa tudi takšne z napako okoli 20 odstotkov.
Brez komentarjev