Če zadnja leta niste sedeli na ušesih in ne verjamete slepo dezinformacijam iz jabolčnega nasada, potem vam je znano, da nekatere ure in telefoni tehniko izboljšanja natančnosti določanja geografskega položaja poznajo že kar nekaj časa. Odkar je ustrezen čip zasijal v Xiaomiju Mi 8 daljnega leta 2018. Veliko od tega tedaj niste imeli, saj je bilo v orbiti bore malo ustrezno nadgrajenih satelitov. V ure je dvopasovni sprejemnik zato vstopil kasneje, v letu gospodovem 2021.

Satelitski sprejemnik prisluškuje satelitom, da bi na podlagi njihovih signalov dojel, kje je na »kugli zemeljski«. Več signalov iz različnih satelitov ujame, bolj natančen je. V primeru ameriškega sistema GPS in sprejemanja signala L1 (1575 MHz) to pomeni natančnost plus/minus pet metrov. Tako pravi teorija. Praksa je marsikdaj drugačna in natančnost slabša. Najprej zato, ker ima naprava na dani lokaciji moten pogled na nebo in spremlja signale manj satelitov ali ker sprejema od dreves, stavb, pečin ali česa drugega odbite signale. Eno, drugo ali oboje je razlog, da se marsikdaj sled poti ne vije do centimetra natančno po zemljevidu. Če bi bilo samo to, potem se verjetno nihče pri zdravi pameti ne bi pretirano razburjal. Vendar ni. Napake v določanju položaja se poznajo v izračunu prehojene, pretečene ali prevožene poti, za kar pa nam kar na enkrat ni več vseeno.

Zadnjič sem se peljal po odročnih gozdovih in bil negativno presenečen, ker znak na zemljevidu osrednjega zaslona ni bil naliman na cesto, temveč sem se po njegovem vozil čez drn in strm.

Ko smo Evropejci zagnali satelitski sistem Galileo, so začele krožiti govorice o nekaj decimetrski natančnosti. Ničesar pretresljivega niso naredili, razen, da so sateliti takoj oddajali na pasovih E1 in E5. Popolnoma na enak način izboljšano natančnost nudi sistem GPS, le da pri tem govorimo o signalu L5 (1176 MHz). Bistvo drugega signala je, da z njegovo pomočjo sprejemnik zazna in odstrani odbite signale, ki potujejo po daljši poti in zato v izračun položaja vnesejo napako. Kakopak ima tehnika smisel samo takrat, kadar je nad sprejemnikom dovolj satelitov, saj kadar jih je malo, ne more kaj dosti izboljšati natančnosti. Še vedno bodo torej sledi, ki se ne bodo natančno vile po poti.

Pri dvopasovnem satelitskem sistemu gre za zlitje starega z novim. Signal L5 sistema GPS je namreč močnejši in omogoča natančnejše določanje položaja, zato je bil rezerviran za kritične sisteme, na primer letalstvo. Poleg tega zahteva hitrejši »čip«, katerega ne morejo vgraditi ravno v vsako nam namenjeno napravo. Toda že to, da s pomočjo obeh signalov sprejemnik »odstrani« neželene odbite signala, zna močno izboljšati natančnost predvsem ur in telefonov.

Naslovna fotografija www.euspa.europa.eu

The post NEDELJSKI NASVET: Zato so nekatere ure natančnejše od drugih appeared first on Tehnozvezdje.

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.

The post NASVET ZA TELEBANE: GPS natančen v krogu petih metrov. appeared first on Tehnozvezdje.

Gneča na nebu

Okoli zemlje kroži več kot dvesto navigacijskih satelitov, ki niso bili izstreljeni izključno zato, da bi se lahko uporabniki lažje usmerjali v prostoru. Prvi navigacijski satelit je bil izstreljen v času hladne vojne, ko se je tekmovanje med Ameriko in Sovjetsko zvezo preselilo v vesolje. Po propadu komunizma in kolapsu Sovjetske zveze je v težave zašel tudi njihov sistem satelitske navigacije GLONASS. Ameriški sistem GPS je dosegel vojaški in ekonomski monopol, ki načeloma še vedno traja. Rusi so prenovili svoj sistem, ki spet deluje, hkrati pa ga za določanje položaja uporabnikov vzporedno s sistemom GPS podpirajo tudi pametni telefoni. Kitajska, ki je nekaj časa finančno sodelovala z Evropo pri gradnji sistema Galileo, se je na koncu odločila za gradnjo svojega sistema Compass oz. Beidou, katerega razvoj je že prehitel Galilea. A tudi kitajski sistem še ni globalen, saj pokriva le področje Azije. To je dodatno zapletlo gradnjo evropskega sistema, saj želita Evropa in Kitajska uporabljati iste frekvence, po mednarodnih sporazumih pa te pripadejo tistemu, ki jih začne uporabljati prvi.

Bolj natančen od ameriškega

Natančnost sistema je res boljša od ameriškega GPS-a, a malce dvomim trditvi, da tudi v mestnih »kanjonih«. Mesta so problematična, kajti zaradi visokih zgradb so signali s satelitov moteni, natančnost sistema pa je sorazmerna s številom satelitov, katerih signale naprava hkrati sprejema. Ako pa bodo lahko te za določanje položaja sočasno uporabljale tako Galileo, kot tudi GPS, potem to drži. Galileo sam po sebi v mestih ne bo kaj dosti izboljšal natančnosti, skupaj za GPS-om pa prav gotovo. Kot strel res kapitalskega kozla pa mi deluje trditev, da bo sistem segel tudi v predore. Kaj točno so mislili, sicer ne vem, vem pa, da tam ne more delovali, kajti v predor, daljši imajo itak zavit vhod in izstop vanj, signali neposredno s satelitov ne morejo prodreti. Pika. Dobro, da ni kdo celo zapisal, da bo omogočil navigacijo v rudniških jaških!

Je bil potreben?

Mnogi so, verjetno pa prepričanja do danes niso spremenili, menili, da sta ameriški GPS in ruski GLONASS dovolj, da Evropa svojega satelitskega sistema ne potrebuje in da gre za neumno zamisel, ki bo le pogoltnila veliko davkoplačevalskega denarja. Navigacijski sistemi imajo vojaško poreklo, nadzira jih oziroma jih je nadzirala vojska, v primeru vojaških sporov jih ta lahko tudi izklopi ali pa moti civilno uporabo. Ameriški GPS je pri tem izjema, saj so Američani ob prelomu tisočletja izklopili funkcijo namernega motenja določanja položaja SA (Selective Availability) in obljubili, da je nikoli več ne bodo vklopili. Sateliti, izstreljeni po letu 2009, naj te funkcije ne bi več podpirali, zato bo počasi izginila iz sistema GPS. Je pa še vedno tam in kljub načelnosti jo Američani lahko ponovno vklopijo. To je bil tudi glavni razlog, da se je Evropa odločila za civilni sistem. Poleg želje po vojaški in ekonomski neodvisnosti, ki ju bo omogočil lastni sistem, seveda.

Trnova pot

Civilni gradnji pa ni postlano z rožicam tako kot vojaški, ki ima običajno (skoraj) neomejena sredstva. Pomanjkanje denarja je povzročilo stalne zamude, tako da sistem Galileo še ni dograjen. Globalen bo postal predvidoma leta 2020, ko se bo sedanja konstelacija 18 satelitov povečala na 30 (24 operativnih in šest rezervnih), kar bo dovolj za pokritost celotnega planeta. Kot sistem GPS je tudi Galileo za uporabnike brezplačen, poslovni uporabniki, ki bodo potrebovali še večjo natančnost, pa bodo storitev plačevali. Pri tem se misli predvsem na vzdrževalce električnih omrežij, logističnih podjetij, ladjarske prevoznike in še kakšno industrijsko vejo, ki ne more brez satelitske navigacije. Osnovna, torej brezplačna storitev, pa zagotavljala natančnost določanja položaja na en meter, sistem Galileo pa bo hkrati tudi bolj natančen od sistema GPS pri določanju položaja na višjih nadmorskih višinah. Ima tudi funkcijo, ki je sistem GPS nima – iskanje in reševanje (funkcija SAR). Sateliti so namreč opremljeni z oddajnikom (transponderjem), ki bo posredoval signal (klic v sili), prejet od uporabnikove naprave na reševalno postajo, in povratni signal uporabniku, da je bil klic v sili sprejet in da je pomoč na poti.

The post Ne, dragi moji, Galileo še ni globalen appeared first on Tehnozvezdje.