Positionssatellitterne strammer nettet

Positionssatellitterne strammer nettet

Snart vil der være fire globale positioneringssystemer i stil med amerikanske GPS. Det vil give nye muligheder for blandt andet roadpricing.

Det amerikanske GPS-system har for menigmand i mange år været synonymt med satellitnavigation: et net af satellitter, der gør det muligt for en modtager på Jorden at regne ud, hvor den er.

GPS er dog ikke længere alene. Også det russiske Glonass-system dækker nu globalt, og det samme forventes omkring 2020 af både det kinesiske BeiDou og det europæiske, og stærkt forsinkede, Galileo.

Med flere tilgængelige navigationssystemer følger nye anvendelsesmuligheder som f.eks. roadpricing, som ikke længere står og falder med, hvorvidt et enkeltstående system som GPS fungerer og er tilgængeligt.

GPS, Glonass, Galileo og BeiDou hører under samlebetegnelsen Global Navigation Satellite System (GNSS). Et GNSS består af eksempelvis 30 satellitter, som drøner rundt om Jorden i forskellige baner.

»Når der bliver flere GNSS’er tilgængelige, så bliver pålideligheden af systemerne også større,« siger Kai Borre, professor ved Aalborg Universitet og leder af Dansk GPS Center, der hører under Aalborg Universitet.

Pålidelighed betyder i denne sammenhæng flere ting. Overordnet set bliver det sikrere at anvende satellitter til eksempelvis roadpricing eller beregning af parkeringsafgifter, når der bliver flere GNSS’er til at levere data.

Det skyldes, at en modtager ganske enkelt får lettere ved at fange de fornødne satellitsignaler, jo flere satellitter, der er tilgængelige på himlen. Dermed bliver det også muligt med større sikkerhed at fastslå en position, som eventuelt måtte bruges i forbindelse med afregning ved kørsel og parkering i zoner, hvor geografien er vigtig.

Netop i et bymiljø er det særlig vigtigt med mange satellitter, da den frekvens (1,5 GHz) og sendestyrke, GNSS’erne opererer ved, forudsætter, at der er nogenlunde frit udsyn mellem satellit og modtager.

Det vil altså sige, at der ikke må være en betonbygning eller andet mellem satellitten på himlen og modtageren. Og det kan være sin sag at undgå i et bymiljø med mange høje huse. Men jo flere satellitter, der er tilgængelige, jo nemmere bliver det at opnå frit udsyn, forklarer Kai Borre.

Derudover betyder adgang til flere GNSS’er også, at systemerne kan bruges som referencer mellem hinanden.

»Så længe man kun har adgang til ét GNSS, kan det være svært at vide, hvorvidt det virker som planlagt, men med flere systemer kan man sammenligne dem indbyrdes,« siger Kai Borre.

Chefredaktør for fagmediet InsideGNSS Glen Gibbons peger også på robusthed i satellitnavigation og tilgængelighed af signaler som de to væsentligste fordele, set fra brugernes synspunkt, ved flere GNSS’er. Men det er ikke kun for at tilfredsstille vores allesammens navigationstrang, at landene bag systemerne poster milliarder i rumbaseret navigation.

»Set fra operatørernes synspunkt (USA, EU, Rusland og Kina) er der strategiske fordele i forhold til sådan noget som militære operationer, kontrol over kritisk infrastruktur, indenrigssikkerhed etc.« forklarer Glen Gibbons.

Kai Borre fortæller, at blandt andet sådanne argumenter ligger bag det europæiske Galileo-projekt.

»Det handler også om ikke at være afhængig af hinandens systemer. Eksempelvis har det været et ønske i Europa at være uafhængig af det amerikanske GPS. Og så er der jo også en del arbejdspladser forbundet med at udvikle og drive sådan et system,« fortæller Kai Borre.

Adskillige europæiske – herunder danske – virksomheder har da også allerede været involveret direkte og indirekte i Galileo-projektet.

Knaster på vejen

Der er dog også tekniske udfordringer forbundet med at have flere GNSS’er. Glen Gibbons forklarer, at der arbejdes med begreberne kompatibilitet og interoperatiblitet. Kompatibilitet vil sige, at GNSS’erne skal kunne sameksistere uden at forstyrre hinandens signaler. Interoperabilitet vil kort fortalt sige, at systemerne ligner hinanden så meget, at en modtager kan anvende flere satellitter fra flere systemer samtidig.

Et af problemerne er, at GNSS’erne alle fungerer via meget præcis tidsmåling, der bruges til at finde ud af afstanden mellem en satellit og en modtager. Men de enkelte systemer anvender hver deres tid, og det er ikke sådan lige at omregne tiden mellem systemerne, fortæller Kai Borre.

Derudover er der internationalt heller ikke enighed om, hvorledes signalstrukturen skal udformes. Kai Borre forklarer, at GNSS’erne blive nødt til at anvende signaler og modulationer, der muliggør en adskillelse af systemerne. Men det er ikke alle frekvenser og modulationstyper, det er lige attraktivt at udnytte.

For at gøre det muligt for flere systemer at sameksistere, anvendes eksempelvis en modulation udviklet i forbindelse med det europæiske Galileo, kaldet Binary Offset Carrier, BOC. Det vil sige, at man modulerer signalet, så signalstyrken fordeles symmetrisk omkring centerfrekvensen på 1,5 GHz, fortæller Kai Borre.

»Det kan godt lade sig gøre at have alle fire systemer i drift på samme tid, uden at de forstyrrer hinanden. Men der er en diskussion om, hvem der må bruge de simplere modulationsformer,« siger han.

Kai Borre forklarer, at jo større båndbredde signalet har omkring centerfrekvensen, des bedre kan signalekkoer bekæmpes. Men samtidig øges den nødvendige beregningsmængde betragteligt:

»Og derfor er der endnu ikke skabt fuldstændig enighed om detaljerne i signalstrukturen, så alle GNSS-systemer kan fungere i fordragelighed.«

Glen Gibbons fra InsideGNSS fortæller, at det kinesiske BeiDous frekvenser overlapper det frekvensområde, som er tænkt til Galileos PRS – Public Regulated Service, en lukket og mere robust del af Galileo-systemet, tiltænkt bl.a. redningstjenester. Og så anvender russiske Glonass en modulationsform kaldet Frequency Division Multiple Access (FDMA), mens de øvrige GNSS’er benytter CDMA – Code Division Multiple Access.

»Men Rusland bekendtgjorde for flere år siden, at de vil implementere CDMA-signaler på den samme L1-frekvens (omkring 1,5 GHz, red.), som de øvrige systemer anvender. Så det problem vil forsvinde,« forklarer Glen Gibbons.

Overordnet set vurderer han, at udfordringerne i forhold til sameksistens mellem GNSS’erne vil blive løst – bl.a. som følge af samarbejdet i International GNSS Committee (ICG) under FN, hvor også Indien og Japan deltager. De to lande har hver deres regionale navigationssystemer som supplement til de globale systemer.

Kommentarer (12)

Er at artiklen vælger at fokusere på at nu bliver det nemmere at flå forbrugeren.

sikke et samfund vi er på vej hen imod, det næste bliver vi får skudt en chip i nakken og skal road prices for at gå.

  • 2
  • 7

Bare rolig, indtil videre er roadpricing ideerne faldet på stribe, bl.a. fordi enhver fornuftig politiker trods alt godt kan se argumentet om at at en kilometer-baseret afgift nemmest implementeres gennem en øgning af skatterne på brændstof.

Der skal nok komme nye forslag på bordet, men det vil nok kun være "til festligt brug", læs at en politiker / parti har brug for at promovere sig selv i offentligheden, høste hvad høstes kan i form af "vi-gør-hvad-vi-kan" goodwill, hvorefter forslagene lægges i graven igen.

Det er simpelthen en så himmelråbende tåbelig ide at udstyre samtlige køretøjer med teknik for 5 - 10000 kr. + administrationsudgifter til tid og evighed, blot for at opnå noget man kan få ganske gratis ved at hæve benzinafgiften.

  • 7
  • 0