GPS

en: Global Positioning System
hu: Globális Helymeghatározó Rendszer

GPS műholdak föld körüli pályán A GPS, mint oly sok egyéb technológia (mint pl. az internet) egy hadi-fejlesztésből nőtte ki magát a napi életünk egy megkerülhetetlen elemévé. Az amerikai haditengerészet első navigációs rendszere, a Transit 1957-ben kelt életre. Ez négy, egyenként 45 kg-os műholdból állt, mely segítségével bármelyik amerikai tengeralattjáró 10-15 perc alatt képes volt meghatározni a pontos helyzetét.

Ezt a rendszert váltotta le 1996-ban a GPS (GPS NAVSTAR) melynek eredeti neve a DNSS (Defense Navigation Satellite System – Védelmi Navigációs Műholdrendszer) lett volna, de aztán a nevét is valahogy a civil szektor felé sikerült „fordítaniuk”. Ez a rendszer legalább 24 műholdat igényel, elhelyezkedésük ezáltal lehetővé teszi, hogy a Föld minden pontjáról legalább négy mindig látható legyen.

A műholdak mindegyike két csatornán sugározott eredetileg, az L1-en és L2-n, és két kódot, a civileknek is elérhető pontatlanabb C/A-t az L1 frekvencián, a katonai PY-kódot az L1-en és az L2-n is. A PY kód csak a katonai alkalmazások számára elérhető, hozzáférési kódja naponta változik, így a civileknek csak az L1 frekvencia szolgáltat információt.

A helymeghatározáshoz elméletileg 3 műhold egyidejű adása elégséges, de gyakorlatilag legalább 4 műhold kell a navigációhoz. Ez általában nem is jelent problémát, sík területről általában 8-12 szatellitre nyílik rálátásunk. A navigáció innen már – legalábbis elméletben viszonylag egyszerű. A műholdak a GPS telegramokban kódolják a pozíciójukat és atomóráik állását, ezeknek a terjedési sebességének ismeretében a helyzetünk kiszámítható és a több, egyidejű információ által pontosítható.

A GPS rendszer hátrányai közé lehet sorolni, hogy mivel alapvetően továbbra is egy katonai rendszer, a hadsereg bármikor jogosult lekorlátozni a tevékenységét. Szerencsére az amerikai rendszer mellé több hasonló, navigációs rendszer is felzárkózott világszerte, melyeknek az összefoglaló neve a GNSS.

A GNSS (Global Navigation Satellite System – globális navigációs műholdrendszer) néven illetjük a GSP-hez hasonló, sok műholddal helymeghatározásra alkalmas rendszereket, persze a GPS-t is ideértve. Ilyen az orosz GLONASS, az európai Galileo, a kínai Beidou-2 (a kínai BeiDou-1 csak lokális műholdrendszer).

A teljesség kedvéért hozzáteszem, hogy ezek közül csak a GLONASS és a GPS üzemel már teljes kiépítettségében, a Galileo és a BeiDou 2020-ra lesz teljesen kész. Jellemzően minden GNSS – hasonlóan a GPS-hez – kettő vagy több frekvencián sugároz, melyekből csak az egyik nem katonai sáv. Ráadásul (nyilván) a sugározott frekvenciák és a telegrammok is eltérnek, ezért a navigációs IC-k fejlettségétől függ, hogy ezek közül mennyit tudnak dekódolni. Ezek mellé a frekvenciák mellé került be kiegészítésként az ún. L5.

Az L5 (Safety of Life) egy „pontosító” frekvencia, mely egyidejűleg két kódsort (I5, Q5) is továbbít, ráadásul az L1-nél és az L2-nél biztonságosabban. Eredetileg a repülőgépek rádiónavigációjának a biztonságosabbá tételére vezették be, de mivel egyre több műhold sugározza ezt a – nem katonai – jelet is, érdekessé vált a a civil szektor számára is. A jellel operáló chip-ek ugyanis a GPS átlagos pontosságát 5 méterről 30 cm-re fogják csökkenteni. Az első ilyen IC, ami az L5-öt is „látja”, a Broadcom által kifejlesztett BCM47755, ami jövőre kerül a piacra, és az új navigációs rendszerekben is várhatóan villámgyorsan át fognak térni ennek (és ehhez hasonló IC-k) használatára.