EGNOS i Galileo

Joanna Gródecka

Praca dyplomowa

inżynierska

„EGNOS I GALILEO w służbie człowieka”

Charakterystyka systemu satelitarnego EGNOS

EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service

został zaprojektowany tak, aby zapewnić nieprzerwaną ciągłość działania przez najbliższych kilkanaście lat i wspomagać GPS i GLONASS, a w przyszłości stać się także elementem globalnego systemu nawigacji satelitarnej Galileo [27].

4.1 Warunki stawiane systemowi satelitarnemu EGNOS

Będąc systemem wspomagania GPS oraz GLONAS, a w przyszłości stając się częścią europejskiego Galileo przed EGNOS stawiane jest niezwykle trudne i jakże ważne zadanie zapewniania odpowiedniej precyzji oraz dostępności wyżej wymienionych systemów nawigacji satelitarnej. EGNOS musi spełnić następujące warunki

Dokładność – ponieważ system EGNOS korzysta z wszelkich dostępnych satelitów geostacjonarnych oraz tych należących do systemów GPS oraz GLONASS, jest on w stanie zwiększyć dokładność z 20 metrów nawet do 5. Jest to miara błędu jaki obciąża wyznaczana pozycję odbiornika [4], [27].

Wiarygodność – to kluczowy element systemu, stojący na straży systemu, informując użytkownika o nieprawidłowościach w działaniu EGNOS podczas pomiarów. Może też być rozpatrywany jako stosunek ufności pomiarów do ryzyka występowania nieprawidłowości. Definicja wiarygodności została opracowana przez International Civil Aviation Organization – ICAO. Wiarygodność jest również określana jako miara zaufania do poprawności przesyłanych danych, obejmuje ona również zdolność do zapewniania ostrzeżeń w jak najszybszym czasie [14],[18].

Ciągłość - rozumie się to takie działania systemu, powodujące stałą dostępność we wszystkich fazach lotu satelity. Ciągłość jest niezwykle ważna chociażby dlatego, iż bez zachowania jej system nie dostarcza użytkownikowi danych o odpowiedniej dokładności i wiarygodności przez cały czas swego działania. Utrata sygnału z owymi danymi może być niebezpieczna w szczególności rozpatrując lotnictwo wojskowe oraz cywilne, które w głównej mierze opierają się na systemach nawigacji satelitarnej [18], [27].

Dostępność – można uznać, iż dostępność jest prawdopodobieństwem poprawnej pracy całego systemu w każdym momencie pracy. System jest w pełni dostępny jeśli gwarantuje wymaganą dokładność oraz ciągłość, a przede wszystkim jest wiarygodny [18], [27].

4.2 Segmenty systemu satelitarnego EGNOS

Architektura tego systemu, której części składowe rozmieszczone są po całej Europie, składa się z czterech następujących segmentów:

4.2.1 Segment kosmiczny

Segment ten nazywany jest również przestrzennym. Składa się on z trzech satelitów geostacjonarnych takich jaki:

będących satelitami telekomunikacyjnymi Europejskiej Agencji Kosmicznej (European Space Agency).

Do tego segmentu możemy zaliczyć również konstelacje satelitarne systemów nawigacyjnych GPS i GLONASS .

4.2.2 Segment naziemny

Inaczej znany jako segment kontroli. Są to stacje odbiorcze o dokładnie znanej lokalizacji, rozmieszczonych w różnych zakątkach Europy.

Segment naziemny składa się z szeregu stacji z czego:

W śród jednostek wspierających rozwój oraz działanie EGNOS, możemy wyróżnić następujące podzespoły:

Rys. 8. Rozmieszczenie elementów systemu naziemnego EGNOS

(Źródło: http://www.cbk.waw.pl/~kosek/SEMZGP/egnos_prezentacja.pdf) [18].

Zadaniem ich jest odbieranie sygnałów z satelitów GPS oraz obliczenie różnicy między znaną pozycją stacji odbiorczej, a pozycją obliczoną na podstawie otrzymanych sygnałów GPS.

Jak już wcześniej wspomniano, informacja o korekcie przesyłana jest do trzech satelitów geostacjonarnych systemu EGNOS poprzez umieszczone na pokładzie transpondery, transmitujące sygnał w kierunku Ziemi. Odbiornik GPS wykorzystując odebrane informacje o korekcji, wyznacza pozycję z dokładnością lepszą niż 5 metrów. Również wysokość punktu wyznaczona będzie z dokładnością lepszą niż 7 metrów [23].

Dopełnieniem segmentu naziemnego jest sieć komunikacyjna EWAN (EGNOS Wide Area Communications Network), która odpowiada za spójność pomiędzy wszystkimi elementami naziemnej części systemu [27].

Stacje referencyjne RIMS wykorzystuje się do śledzenia i monitorowania konstelacji satelitów GPS, GLONASS oraz satelitów geostacjonarnych. Stacje te odbierają sygnały ze wszystkich satelitów, ponadto wykonują pomiary pseudoodległości metodą kodową, prowadzą pomiary fazowe, określają sygnał SIS (Signal In Space), przyczyniają się do zmniejszania błędu wielodrożności i redukcji zakłóceń sygnału oraz określają różnice pomiędzy skalą czasu odniesienia (UTC) a czasem systemu EGNOS (ENT -EGNOS Network Time). W kolejnym etapie przesyłają w skompresowanej postaci zebrane dane do centralnej stacji kontroli MCC, gdzie trafiają one do "mózgu całego systemu", czyli centrum obliczeniowego CPF (Central Processing Facility). Z kolei dane, po obliczeniu są przesyłane za pośrednictwem sieci EWAN do stacji telemetrycznych, które posiadają łączność z satelitami systemu. Wygenerowane poprawki następnie są odsyłane za pośrednictwem stacji NLES do satelitów geostacjonarnych, w ten sposób trafiając do użytkownika.

Do zadań stawianych sieci EWAN należy przede wszystkim łączenie odległych geograficznie elementów naziemnych systemu EGNOS w jedną funkcjonalną całość. Sieć EWAN jest monitorowana poprzez SST (System Supervision Team) i dzięki niemu możliwe jest zdalne monitorowanie i zarządzanie, niektórymi komponentami systemu EGNOS [18].

Wszystkie stacje RIMS umiejscowione są na terenie całej Europy i wyposażone w wysokiej klasy odbiorniki GPS i GLONASS. W śród nich wyróżniamy możemy trzy rodzaje stacji RIMS - EGNOS:

Jednym z podstawowych elementów funkcjonowania stacji jest także zapewnianie precyzyjnej skali czasu dla systemu EGNOS. Zadanie to wykonywane jest dzięki zintegrowanym w obudowie RIMS A zegarom atomowym [27].

Rys. 9. Antena stacji RIMS w Centrum Badań Kosmicznych w Warszawie

(Źródło: http://www.cbk.waw.pl/zgp/cd_obserwatoria_pl.html) [19].

Stacje kontroli MCC są zbiorem czterech centralnych stacji systemu. Przetwarzają one zebrane dane i wykorzystują je do monitorowania i kontrolowania działań systemu. W stacjach tych generowane są poprawki oraz obliczane parametry ruchu satelitów geostacjonarnych, a także archiwizowane wszystkie informacje dotyczące funkcjonalności EGNOS. Tworzone tu poprawki WAD wpływają na zwiększenie dokładności określania pozycji z około 20 metrów (GPS) do 1-2 metrów. W centrach kontroli sprawdzeniu podlega również jakość danych przekazywanych użytkownikom, czyli wiarygodność emitowanych sygnałów [27].

Stacje MCC składają się z dwóch modułów z czego pierwszym jest Central Processing Facility, który odpowiada za dostarczanie poprawek WAD, a także zapewnienia wiarygodność informacji dostarczanej do systemu oraz sprawdza generowane poprawki poprzez wykorzystywanie niezależnych kanałów stacji RIMS. Drugim elementem składowym centralnej stacji kontroli jest CCF - Central Control Facility, który odpowiada za monitorowanie i kontrolowanie naziemnych elementów EGNOS oraz kontrolowanie całości funkcjonowania systemu wraz z archiwizacją wszystkich danych dotyczących jego działania, Sporządza on również raporty z pracy komputerów systemu naziemnego EGNOS.

Stacje te rozmieszczone są w Ciampino (Włochy), Gatwick (Wielka Brytania), Longan (Dania) i Torrejon (Hiszpania), jednak w obecnej chwili aktywna i operacyjna jest tylko jedna stacja [27].

Zespół sześciu stacji NLES odpowiedzialny jest za łączność z satelitami geostacjonarnymi. Każdy satelita ma przydzielone dwie z nich, z czego jedna jest aktywna, a druga zaś rezerwowa. W ramach swojej pracy stacje te przekazują do satelitów GEO wygenerowany sygnał nawigacyjny na częstotliwości amerykańskiego systemu GPS - L1.

Stacje te znajdują się w Torrejon (Hiszpania), Fucino (Włochy), Aussaguel (Francja), Raisting (Niemcy), Goonhilly (Wielka Brytania) i w Sintrze (Portugalia) [9].

4.2.3 Segment użytkownika

Segment użytkownika został zaprojektowany tak, aby spełniać wymagania międzynarodowej organizacji lotnictwa cywilnego ICAO, dzięki czemu pełni również automatycznie mniej restrykcyjne wymagania stawiane przez użytkowników morskich, drogowych czy kolejowych. Elementami tego segmentu są odbiorniki, dające możliwość odbierania sygnałów EGNOS, transmitowanych z satelitów geostacjonarnych. Sygnał z odbiornika który przeznaczony jest dla użytkownika zawiera dane informacyjne, informujące o wiarygodności systemu oraz o otrzymanych poprawkach, z uwzględnieniem rozmieszczenia odbiorników w całej Europie oraz dookoła niej [27].

4.2.4 Segment infrastruktury wspierającej

Istotną cechą systemów wspomagania satelitarnego SBAS (Satellite Based Augmentation System) jest zwiększenie precyzji i dokładności pomiarów przeprowadzanych z wykorzystaniem globalnych systemów nawigacji satelitarnej (GPS, GLONASS). Dzięki funkcjonowaniu tego segmentu struktury wspierającej zdecydowanej poprawie ulegają podstawowe parametry nawigacyjne systemów nawigacji satelitarnej, takie jak dokładność, wiarygodność, ciągłość czy dostępność. Obok systemu EGNOS wyróżnić możemy jeszcze pionierski, amerykański system WAAS (Wide Area Augmentation System) oraz japoński MSAS (Multifuncional Satellite Based Augmentation System). Obecnie jest wiele krajów zainteresowanych systemem SBAS, lecz najbardziej zaawansowane są prace nad indyjskim systemem GAGAN (GPS-aided Geosynchronous Augmented Navigation System) oraz chińskim systemem nawigacyjnym SNAS (Satellite Navigation Augmentation System). Są to systemy regionalne, jednak na mocy porozumienia MOPS (Minimum Operational Performance Standards), transmitowane przez nie informacje mają taką samą strukturę, dlatego odbiorniki potrafią odczytać sygnał niezależnie od systemu, który je emituje. Kooperacja ta powoduje także znaczący wzrost terenowej dostępności ich sygnałów, a w połączeniu z planowanymi ulepszeniami systemów satelitarnych umożliwi w przyszłości rzeczywisty, globalny serwis nawigacji satelitarnej [36].

Rys. 10. Istniejące i planowane systemy wspomagania satelitarnego SBAS

(Źródło: http://www.gmv.com/en/space/magicSBAS/Motivation/) [38].

4.3.Serwisy oferowane przez EGNOS

Tak samo jak w przypadku GPS, również i system EGNOS oferuje różne serwisy skierowane do określonych grup użytkowników. Każdy z nich ma swoje własne specyfikacje sygnałów oraz dokładności z jakimi wyznaczane są pozycje.

Serwis Otwarty (Open Service) jest serwisem dostępnym bezpłatnie dla wszystkich użytkowników znajdujących się na terenie Europy. Nie wymaga on żadnych specjalnych odbiorników ani autoryzowanego dostępu do sygnału. Działa on nieprzerwanie już od 2009 roku jako pierwszy serwis systemu. Jego zadaniem jest poprawianie dokładności oraz eliminowanie wszelkich błędów, jaki niestety są obecne w wyznaczaniu pozycji za pomocą GPS. Z założenia ma on działać przez dwadzieścia lat. Największe zastosowanie znajdzie on przede wszystkim w transporcie drogowym, w turystyce oraz ruchu pieszym [55].

Drugi serwis, Serwis Bezpieczeństwa Życia (Safety of Life – SoL) został stworzony, aby uzupełnić serwis SPS, jaki jest oferowany przez system GPS. Znajduje on zastosowanie przede wszystkim w marynarce, w żegludze i lotnictwie oraz w transporcie drogowym, gdzie bardzo słabe dokładności mogą zagrażać życiu człowieka. Dostęp do tego serwisu mają wszyscy użytkownicy wyposażeni w certyfikowane odbiorniki. Dodatkowo musza one znajdować się w obszarze zasięgu SoL. Pierwszy sygnał tego serwisu został wysłany z satelitów w marcu 2011 roku. Poprawia on dokładność, dostępność oraz wiarygodność sygnałów GPS przez co przyczynia się do bezpieczniejszych lotów oraz rejsów morskich [56].

Ostatnim serwisem oferowanym przez EGNOS jest Serwis Komercyjny dostępny tylko i wyłącznie dla autoryzowanych użytkowników. W przeciwieństwie do Serwisu Otwartego wykorzystującego satelity geostacjonarne, Serwis Komercyjny odbiera sygnały z całkowicie innych kanałów. Przeznaczony jest on przede wszystkim dla marynarki morskiej, transportu drogowego, dla ochrony ludności oraz w transporcie wszelkich wartościowych dóbr ludzi [14].

Serwis Transmisja Środowisko użytkownika Gwarancja serwisu
Otwarty Częstotliwość L1

Piesi,

nawigacja samochodowa

brak
Ochrona życia Częstotliwość L1 lotnictwo, marynarka, kolej Zgodnie z wymogami ICAO
Komercyjny Sieć naziemna Piesi, nawigacja samochodowa, nauka (np. badania atmosfery, tektoniki) Zgodnie z SLA w momencie rozpoczęcia komercjalizacji systemu

Tab. 2. Porównanie serwisów systemu EGNOS.

(Źródło: Zieliński J., B., Jaworski L., Krywanis M. ,,Stan obecny i perspektywy rozwoju’’- publikacja. Zakład Geodezji Planetarnej, Centrum Badań Kosmicznych PAN.) [14].

4.4. EGNOS w służbie człowieka

Europejski system wspomagania satelitarnego EGNOS jest pierwszym europejskim systemem nawigacji satelitarnej, który w połączeniu z amerykańskim systemem GPS jest w stanie zwiększyć swoją dokładność nawet do jednego metra.

Zgodnie z rozporządzeniem o jednolitej europejskiej przestrzeni powietrznej ENGOS uzyskał stosowny certyfikat pozwalający na jego stosowanie w ruchu lotniczym, a także w innych dziedzinach, gdzie bezpieczeństwo ma kluczowe znaczenie. Na bazie tego systemu w połowie 2010 roku powstała również usługowa platforma ratowania życia ludzkiego pod nazwą „Safety-of-Life”, której celem jest zagwarantowanie, aby w przypadku awarii systemu każdy użytkownik otrzymywał przed upływem sześciu sekund odpowiednie ostrzeżenie [25].

Usługi te, zarówno powszechnie dostępne jaki i do ratowania życia ludzkiego są udostępnione bezpłatnie poprzez dofinansowanie pochodzące z Unii Europejskiej [51].

4.4.1 EGNOS w transporcie

Poza typowymi zadaniami, takimi jak nawigacja czy pomiary geodezyjne, system ten zyskuje coraz to większą popularność w turystyce (wspinaczka górska, żeglarstwo), rybołówstwie, rolnictwie czy transporcie. Technologia kosmiczna pełni w owym czasie kluczową rolę w maksymalizowaniu bezpieczeństwa w transporcie ludzi jak i towarów, dlatego też głównym odbiorcą będzie sektor usług transportowych. System ten przyczynia się do polepszenia koordynacji ruchu i bezpieczeństwa, pozytywnie wpływając również na funkcjonowanie służb porządkowych, policji, służby zdrowia, komunikacji miejskiej, taksówek, firm przewozowych czy turystów, dla których znajomość pozycji i parametrów ruchu jest także bardzo ważną informacją. Poza bezpieczeństwem jakie ukazuje EGNOS, możliwe jest zarządzanie pewnymi operacjami w transporcie, pozwalającymi na dokładne określanie czasu dostarczania przesyłek. Wpłynie to również na możliwość udzielenia informacji użytkownikowi o ewentualnych opóźnieniach i ich powodach [46].

W przypadku sektora powietrznego, system ten umożliwia latanie bez uwzględniania tuneli powietrznych. Z pomocą systemu EGNOS, piloci mogą wybierać znacznie krótsze trasy i bardziej bezpośrednie podejścia do lądowania, przyczyniając się do zmniejszenia zużycia paliwa i obniżenia wielkości emisji dwutlenku węgla. Krócej trwające podejścia do lądowania otwierają lotniskom możliwość zaplanowania w rozkładzie większej liczby lotów, a tym samym zwiększenia dochodów. Bliższe rozpoczęcie schodzenia do lądowania samolotów daje możliwość zmniejszenia poziomu hałasu na terenach z nim graniczących. W praktyce przełoży się to na mniejszą ilość anulowanych lotów i przekierowań na inne lotniska, pozwalając liniom lotniczym zaoszczędzić pieniądze, a podróżnym bez przeszkód dotrzeć do celu [70].

Europejski system wspomagania satelitarnego EGNOS w sektorze morskim znacznie ułatwia nawigację statków. Ponadto umożliwia sprawniejsze zarządzanie i administrowanie ruchem statków, które wykonują manewry portowe, pozwalając w ten sposób na analizowanie wypadków i katastrof łodzi. Dodatkowo jest bardzo pomocny przy eksploatacji dna morskiego oraz połowów ryb.

W ruchu naziemnym sprawdza się w kontroli szlaków górskich, jak i optymalizacji szlaków drogowych. Pozwala on także na dokładne administrowanie pojazdów, poprzez ich ciągłe śledzenie chociażby w przypadku kradzieży samochodu.

Korzyści jakie niesie ze sobą wprowadzenie systemu w transporcie kolejowym, związane jest przede wszystkim z oszczędnościami finansowymi właścicieli linii kolejowych. Dzięki temu systemowi nie istnieje konieczność zbędnego okablowywania torów, przez co przejazdy kolei stają się usprawnione, jak również ulegają skróceniu. Ograniczona zostanie w ten sposób ilość niebezpiecznych sytuacji oraz wypadków kolejowych [36].

4.4.2 EGNOS w rolnictwie

Wśród 27 państw członkowskich Unii Europejskiej ponad 12 milionów rolników uprawia 142 milionów hektarów gruntów. W połowie września 2012 roku w Bednarach odbyła się XIV wystawa rolnicza ,,Agro Show’’, mająca na celu wsparcie i pomoc rolnikom w rozwoju gospodarki wiejskiej poprzez promocję systemu GNSS (GSA) w ,,terenie’’. Dzięki wsparciu przez Unię Europejską, możliwe było wsparcie ranczerów inwestujących w nowoczesną technologię. System ten zapewnia wysoką precyzję i jest całkowicie bezpłatny, dodatkowo nie wymaga on instalowania specjalistycznego osprzętu na terenie gospodarstwa.

Wykorzystanie globalnych systemów nawigacji satelitarnej (GNSS) oraz EGNOS na czas obecny jest dobrze znane w tej dziedzinie, a odbiorniki są już ogólnie dostępne na rynku. Użycie czujników nawigacji satelitarnej w rolnictwie precyzyjnym, a także zdjęć lotniczych oraz innych narzędzi, pomaga gospodarzom zwiększyć ich produktywność, a także zaoszczędzić pieniądze i ograniczyć szkodliwy wpływ na środowisko naturalne [7].

Wykorzystanie tych specjalistycznych programów pozwala na dobranie zabiegów agrotechnicznych do lokalnych warunków glebowych i wodnych, oraz wymagań roślin, zwiększając w ten sposób wielkość plonów osiąganych z tego samego areału. Dzięki serwisowi dostarczającemu dane przestrzenne za pomocą nawigacji satelitarnej, która odnosi się do konkretnego obszaru pola, dostarczane są rolnikowi niezbędne informacje o podjęciu optymalnych zabiegów agrotechnicznych. EGNOS może również spełnić rosnące zapotrzebowanie ze strony konsumentów i regulatorów żywności w celu identyfikacji [71].

4.4.3 Inne przykłady wykorzystania systemu EGNOS

Z myślą o turystach, którzy dość często zbaczają ze szlaków, wprowadzono nowoczesną nawigację terenową, którą możemy nosić na nadgarstku Urządzenie TwoNav ULTRA posiada zintegrowany kompas oraz barometr, zapewniający dokładną orientację oraz wysokiej rozdzielczości barwne mapy. Lokalizator może być wykorzystywany również dla osób aktywnie uprawiających sport oraz turystykę rowerową. Odbiornik ten wykorzystuje technologię łączności WAAS/EGNOS, opierając się na kombinacji europejskiego oraz amerykańskiego systemu wspomagania, dzięki czemu zwiększona jest dokładność i wiarygodność pozycji uzyskiwanej z GPS. Znajomość pozycji jest wręcz niezbędna szczególnie przy nagłych wypadkach i powiadamianiu służb ratowniczych zwłaszcza w górach podczas wspinaczek [69].

Latem, każdego dnia po wielkich mazurskich jeziorach pływa około 10 000 łodzi z około 40 000-50 000 turystami. Wówczas istotne dla bezpieczeństwa staje się precyzyjne wyznaczenie i oznakowanie szlaków żeglownych w postaci znaków nawigacyjnych, z uwagi na dużą liczbę podwodnych przeszkód. Poziom pokrycia sygnałem GPS oraz serwisu GSM/GPRS na jeziorach można uznać za całkowicie zadawalający, jednak, gdy chodzi o bezpieczeństwo ludzi, system ten musi być niezawodny. Pomocny w tym przypadku może być system pozycjonowania DGPS/EGNOS przy użyciu teletransmisji danych typu DGPS/GPRS, stanowiący dla żeglarzy wiarygodny i precyzyjny serwis nawigacyjny w przypadku nagłych i nieoczekiwanych silnych wiatrów i sztormów [59].

4.5 Potencjał systemu EGNOS

System wspomagania satelitarnego EGNOS, dzięki rozszerzeniu efektywności pracy GPS i GLONASS, przyczynia się do potęgowania wachlarza zastosowań nawigacji satelitarnej, który z dnia na dzień odnajduje się w coraz to nowszych dziedzinach życia. Poza wykorzystaniem w określaniu pozycji i parametrów ruchu, EGNOS zapewnia również globalną, stabilną skalę odniesienia czasu na poziomie kilku nanosekund względem uniwersalnego czasu skoordynowanego UTC, przyczyniając się do lepszej ich synchronizacji, a wraz z serwisami GSM i UMTS do powstania wielu nowych usług.

W przyszłości przewiduje się rozszerzenie zasięgu geograficznego systemu EGNOS na obszary pozaeuropejskie, np. Afrykę Północną. Komisja Europejska zobowiązała się do długofalowego finansowania działalności EGNOS [27].

EGNOS oferuje trzy usługi: Serwis Otwarty (OS), Serwis ,,Safety of Life’’ (SoL) oraz Serwis Dystrybucji Danych Komercyjnych (CDDS) – którego zadaniem będzie dostarczanie klientom w czasie rzeczywistym depesz nawigacyjnych EGNOS oraz danych ze stacji RIMS [33].

Komisja Europejska zamierza dodatkowo zapewnić współgranie systemu EGNOS z GPS na częstotliwości L1 aż do 2030 roku. Aby to zagwarantować, budżet przeznaczony na ten cel powinien być nienaruszony bez względu nawet na kryzys gospodarczy, który już od kilku lat sieje spustoszenie w państwach europejskich. Zaplanowano także, że po 2020 roku rozpoczną się modernizacje EGNOS V3, która ma wypełniać standardy SBAS w nadawaniu na podwójnej częstotliwości L1/L5.

Aby wesprzeć EGNOS, system ten musi cały czas ewoluować, począwszy od EGNOS V2 aż do świadczenia nowych usług, zwanych EGNOS V3. Drobne ewolucje obecnej wersji EGNOS są wykonywane regularnie, a ich celem jest rozwiązywanie problemów dezaktualizacji infrastrukturalnych i poprawę funkcjonowania systemu.

Komisja zarządzająca systemem EGNOS w imieniu UE, prowadzi również prace nad Galileo mającego być globalnym systemem nawigacji satelitarnej podobnym do należącego do USA systemu GPS. Galileo będzie działał we współpracy z EGNOS, a dzięki nim Europa uzyska pełną niezależność w obszarze nawigacji satelitarnej [33].

System satelitarny Galileo

Europejski System Nawigacji Satelitarnej - Galileo jest odpowiednikiem systemów GPS i GLONASS, jednak w przeciwieństwie od nich ma stać się systemem całkowicie cywilnym. Obecnie system ten znajduje się jeszcze w fazie rozwoju, a ukończenie jego budowy planowane jest na lata 2014 - 2016. System nawigacji satelitarnej Galileo będący wspólną inicjatywą Unii Europejskiej i Europejskiej Agencji Kosmicznej, będzie odpowiedzialny za wyzwania jakie stawi mu współczesna globalna gospodarka i postęp technologiczny. Na czas obecny, Galileo stanowi największy projekt w dotychczasowej historii Unii. Budowę systemu Galileo uznano za priorytetowy projekt Wspólnoty ze względu na jego możliwości ekonomiczne, naukowe oraz społeczne koncepcja ta jest jednym z głównych detali dynamicznie rozwijającej się europejskiej polityki kosmicznej i tworzonego przez wspólnie przez UE i ESA europejskiego programu kosmicznego [12], [46].

Zasada działania satelitarnego systemu nawigacyjnego, który swym zasięgiem pokrywa cały glob ziemski, jest bardzo prosta: użytkownik odbiera sygnał z licznych satelitów, których położenie w przestrzeni jest ściśle znane, porównuje te sygnały i na ich podstawie oblicza własne położenie geograficzne. Jest to możliwe dzięki wysyłającym sygnały satelicie, który w depeszy nawigacyjnej przesyła dane o swojej lokalizacji na orbicie oraz o czasie transmisji. Użytkownik wyposażony w specjalny odbiornik odbiera te sygnały i określa odległość dzieląca go od poszczególnych satelitów przez prosty pomiar czasu propagacji. Następnie wykonuje się dość proste obliczenia o charakterze podobnym do trilateracji, pomagające w określeniu jej położenia z dokładnością do około dziesięciu metrów. Dużą zaletą tej metody jest to, że nie wymaga ona wysyłania sygnałów przez użytkownika, przez co nie stanowi on żadnego obciążenia dla operatora. Oczywiście, aby ten sposób mógł być stosowany bez żadnych przerw na całej kuli ziemskiej, na orbicie musi znajdować się wystarczająco dużo satelitów w odpowiednim rozmieszczeniu wokół całej planety [6].

5.1 Struktura systemu Galileo

Galileo będący systemem opartym na satelitarnych sygnałach radiowych, pozwala na wyznaczanie pozycji punktów oraz ruchomych obiektów znajdujących się w dowolnym miejscu na powierzchni Ziemi, niezależnie od warunków pogodowych, czy pory dnia lub nocy.

Podobnie jak GPS również i Galileo składa się z trzech segmentów:

5.1.1 Segment kosmiczny

21 października 2011 roku pojawiły się pierwsze satelity operacyjne mające na celu zatwierdzenie koncepcji Galileo zarówno w przestrzeni kosmicznej jaki i na Ziemi, kolejne dwa ukazały się rok później - 12 października 2012 roku. Wszystkie cztery stanowią podstawowe minimum dla nawigacji satelitarnej i w zasadzie służą do sprawdzania poprawności koncepcji Galileo z obu segmentów: przestrzeni powiązanej z infrastrukturą naziemną. W pełni wdrożony system Galileo będzie składał się z 30 satelitów w tym 27 operacyjnych i 3 aktywnych satelitów zapasowych - po jednym na każdej orbicie - które będą równomiernie rozmieszczone na trzech, kołowych, okołoziemskich orbitach średnich (Medium Earth Orbit – MEO) nachylonych pod kątem 56º względem płaszczyzny równika. Satelity te będą poruszać się na wysokości 23 222 km nad powierzchnią Ziemi, okrążając nasz glob w ciągu 14 godzin i 21 minut. Dzięki większemu promieniowi orbity niż w przypadku GPS system zapewni dobrą jakość sygnału pomiarowego nawet na 75° szerokości geograficznej. Duża liczba satelitów znajdujących się na orbitach wpłynie bardzo pozytywnie na jakość jego działania. Utrata jednego z nich nie powinna nawet zakłócić funkcjonowania całego systemu. Satelity te będą zarządzane przez dwa współpracujące ze sobą centra kontroli znajdujące się w Europie i wspomagane przez pięć innych stacji kontroli rozlokowanych globu ziemskiego oraz przez sieć 12 stacji, śledzących orbity [25].

5.1.2 Segment naziemny i użytkownika

Drugim elementem architektury Galileo będzie segment naziemny, w którym możemy wyróżnić dwa niezależne komponenty. Pierwszym z nich to podsegment kontroli satelitów - Naziemna Stacja Kontroli GCS (Ground Control System), zaś drugi System Kontroli Misji MCS (Mission Control System). Każdy z tych komponentów będzie pełnić inną funkcje. GCS ma być odpowiedzialny za utrzymywanie konstelacji i kontrolowanie stanu technicznego wszystkich satelitów, a także opracowywanie strategii ich napraw, jak również ciągłe zarządzanie systemem w celu jego poprawnego funkcjonowania. Drugi podsegment MCS ma odpowiadać za konserwację serwisów oferowanych przez system, monitorować jego funkcjonowanie, analizować emitowane przez satelity sygnały oraz rozprzestrzenianie danych systemu. Mimo ich zróżnicowania w działaniu, posiadają one jednak wspólne funkcje takie jak: monitorowanie i kontrola stacji naziemnych, zaopatrywanie serwisów czy zarządzanie bezpieczeństwem systemu [50].

Rys. 11. Stacja naziemna Galileo – Svalbard, Norwegia

(Źródło: http://ec.europa.eu/enterprise/newsroom/cf/itemdetail.cfm?item_id=5097) [22].

Komponent GCS będzie składać się z piętnastu telemetrycznych stacji nadawczo-odbiorczych TT&C (Telemetry, Telecommand & Tracking Station), które będą odpowiadać za ciągłą kontrolę wszystkich satelitów systemu, zaś komponent MCS to sieć 20 stacji monitorujących GSS (Ground Sensor Station), odbierające sygnały nadawane przez satelity systemu. Będą one rozmieszczone na całej kuli ziemskiej w taki sposób, że w dowolnej chwili każdy z satelitów będzie widoczny przez co najmniej 5 z nich. Ich głównym zadaniem będzie rozpowszechnianie na Ziemi odbieranego satelitarnego sygnału nawigacyjnego. Odebrane informacje przez sieć ze stacji GSS z segmentu kosmicznego będą przesyłane do dwóch, umieszczonych w Europie centrów kontroli GCC (Galileo Control Center), kontrolujących konstelację satelitów, monitorujących ich działania i transmitowane przez nie depesze nawigacyjne, przetwarzających sygnały oraz dane, kontrolujących i obsługujących sygnały czasu oraz zarządzających całą częścią naziemną. Zgromadzone informacje przez GSS mają być przesyłane do GCC za pośrednictwem zdublowanej sieci komunikacyjnej Galileo Communications Network. Dane zebrane w centrach kontroli będą wykorzystywane do wyznaczania wiarygodności informacji przesyłanej przez system, oraz synchronizacji sygnału czasu wszystkich satelitów, jak i zegarów stacji naziemnych. Wymiana informacji pomiędzy centrum kontroli Galileo Control Center a segmentem kosmicznym systemu odbywać się będzie poprzez sieć stacji GUS (Galileo Up-link Stations). W podsegmencie kontroli misji GCS wyróżnić należy także bloki OSPF (Orbit Synchronization and Processing Facility) będący odpowiedzialnym za obliczenie orbit satelitów i odchyłek ich wzorców czasu, oraz blok IPF (Integrity Processing Facilities), którego zadaniem będzie sprawdzanie poprawności nadawanych sygnałów [28].

Trzecia z części systemu Galileo będzie segment użytkowników, których funkcja to eksploatacja stworzonego systemu. W skład niego wchodzić będzie cała gama odbiorników Galileo, tworzonych dla różnych grup odbiorców usług, w zależności od zapotrzebowania i zastosowania: Transmitowane przez satelity sygnały satelitarne obejmować będą także dane dotyczące pewności i wiarygodności nadawanych sygnałów, dzięki czemu użytkownik w przeciągu 6 sekund będzie informowany o wykryciu błędów i niepoprawności w działaniu tego systemu, wpływając na możliwość wykorzystania tych informacji w aplikacjach związanych bezpośrednio z bezpieczeństwem życia (Safety-of-Life) [35].

5.2. Serwisy oferowane przez system Galileo

W serwisie Galileo będzie możliwe funkcjonowanie czterech usług nawigacyjnych oraz jednej wspomagającej badania i poszukiwania. Powstanie tych serwisów ma zadowolić nawet najbardziej wybrednych użytkowników, poczynając od profesjonalistów, poprzez naukowców, a na masowych użytkownikach kończąc.

Galileo umożliwi zaoferowane następujących serwisów:

5.3. Zastosowania cywilne Galileo

W dzisiejszych czasach systemy nawigacji satelitarnej maja mnogie zastosowania, przede wszystkim grają kluczową rolę w gospodarce, polityce oraz strategii wojskowej. W dobie monopolu Ameryki w temacie nawigacji satelitarnej również i Europa chciałaby mieć swój wkład w rozwój nowych technologii oraz w ułatwianiu życia człowieka.

Głównym zastosowaniem systemu Galileo będzie transport. Jak wiadomo w dzisiejszych czasach większość ludzi posiada samochody, które bardzo często wykorzystują nawigację satelitarną, aby dotrzeć do celu. Ma to zastosowanie w szczególności w długich podróżach do nowych, zupełnie nieznanych miejsc. Oczywiście nawigacja w samochodach osobowych nie musi być wyznaczana z jak największą precyzją, jednakże bardzo ważnymi są informacje o poprawności działania systemu, co jak na chwilę obecną GPS nie zapewnia. Galileo poprawi nie tylko dokładność wyznaczania pozycji, ciągłość i wiarygodność sygnału, ale będzie również dostarczać informacji na temat poprawnego działania swoich komponentów, dzięki czemu podróżni mogą być całkowicie pewni, że dotrą bezpiecznie na miejsce przeznaczenia. Jednakże informacja o prawidłowej pracy systemu ma znacznie większe znaczenie w transporcie lotniczym. Systemy nawigacyjne są wykorzystywane we wszystkich fazach lotu, począwszy od kołowania do mostka pasażerów, poprzez lot aż do osadzenia samolotu na tafli lotniska. Jeżeli system nie działa tak, jak powinien, jest mało wiarygodny i nie zapewnia odpowiedniego poziomu dokładności, wtedy istnieje ogromne ryzyko katastrof lotniczych. GPS zapewnia wyznaczanie pozycji z dużą dokładnością, jednakże nie jest to wystarczające, aby zagwarantować 100% bezpieczeństwo lotu. W transporcie morskim, tak jak i w transporcie typowo drogowym nie jest wymagana wysoka dokładność, jednakże system Galileo będzie pomagał w identyfikacji statków oraz w przewidywaniu jak najbezpieczniejszych tras żeglugi. Dla komunikacji kolejowej europejski system znaczy dużo bezpieczniejsze podróże, wolne od czołowych zderzeń pociągów, a przede wszystkim znacznie mniejszy czas dojazdu z jednego miejsca do drugiego poprzez odpowiednią koordynację [58].

System Galileo będzie miał duże znaczenie dla środowiska, pomoże on ekologom w obserwowaniu migracji zwierząt, a także populacji danych gatunków. Już teraz wiele ssaków czy ptaków posiada specjalne nadajniki, dzięki czemu mogą one być obserwowane przez cały czas. Precyzyjniejsze lokalizowanie tych nadajników znacznie skróci czas ich poszukiwania, co pośrednio może skutkuje lepszą opieka zagrożonych gatunków. Nawet rybołówstwo skorzysta na wprowadzeniu w życie europejskiego systemu. Rybacy będą mogli korzystać z sieci wyposażonych w specjalne odbiorniki, dzięki czemu łatwiej będzie im je znaleźć na otwartych akwenach. Dodatkowo Galileo pomoże w śledzeniu ławic ryb, zwiększając połów, lub przeciwnie, zapobiegając niepotrzebnemu wyławianiu młodego narybku [48].

Dzięki precyzyjnym znacznikom czasu Galileo firmy dostarczające energię do domów będą w stanie zoptymalizować przepływ energii, a przede wszystkim jeszcze szybciej zlokalizować miejsce, które uległo awarii i niemal bezzwłocznie przywrócić sprawne działanie całej sieci. Ponadto dzięki swoim niezwykle dokładnym usługom Serwisu Poszukiwania i Ratownictwa, które już w tej chwili powoli staja się rozszerzeniem dotychczasowego systemy Cospas-Sarsat zaginione osoby, statki, samochody czy samoloty będą miały większe szanse na odnalezienie. Szybszy przepływ informacji transmitowanych przez Galileo spowodują iż zarządzanie w centrach kryzysowych na wypadek pożarów lasów, trzęsień ziemi, czy powodzi stanie się sprawniejsze.

Ponieważ obecnie wiele transakcji finansowych jest zawieranych przez Internet, wiele ludzi zamiast płacić gotówką woli zapłacić przelewem bankowym, nawet dokumenty z podpisem potrafią być przesyłane drogą elektroniczną, ważne jest zapewnienie jak największego bezpieczeństwa przesyłu tych danych. Przechwycenie ich przez osoby nieodpowiednie prowadzi najczęściej do przestępstw, za które karana jest całkowicie niewinna osoba. System Galileo znacznie zwiększy bezpieczeństwo przepływu danych w sieci internetowej, które jak na razie jest niewystarczające. Przede wszystkim zapewni także autentyczność owych danych, niwelując ilość nadużyć. Można jeszcze wspomnieć o monitorowaniu transportu wszelkich kosztowności, dóbr osobistych, czy znacznej ilości gotówki. Obecnie konwoje transportujące ogromne ilości pieniędzy są nadal łatwym celem zorganizowanych grup przestępczych, a Galileo pomoże w precyzyjnym śledzeniu nie tylko samego pojazdu, ale nawet i pieniędzy [28].

W dzisiejszych czasach pionierem w zapewnieniu wojsku nawigacji satelitarnej są Stany Zjednoczone, które rozprowadzają na cały świat swoje odbiorniki przeznaczone dla służb wojskowych. Ponieważ jednak te mocarstwo gospodarcze posiada monopol na arenie międzynarodowej, hamuje to rozwój europejskich firm produkujących odbiorniki, a pośrednio także odcina Europę od postępu technologicznego. Dodatkowo posiadanie uzbrojenia oraz opieranie się jedynie na nawigacji satelitarnej GPS stwarza bardzo niekorzystne sytuacje dla obronności państw nie tylko europejskich, ale także i tych spoza Starego Kontynentu. System GPS jest całkowicie kontrolowany przez władze wojskowe, co pociąga za sobą bardzo niebezpieczne sytuacje. Jeżeli jakiekolwiek państwo miałoby zamiar przeprowadzić operację wojskową bez aprobaty USA, sygnał z amerykańskich satelitów może zostać niezwłocznie zagłuszony, przez co większość sprzętu wojskowego stałaby się całkowicie bezużyteczna. Oczywiście takie sytuacje są mało prawdopodobne, jednakże ich zaistnienie nie jest całkowicie wykluczone. Dlatego też Galileo będzie stwarzać całkowicie nowe możliwości dla państw europejskich oraz obrony narodowej. Dodatkowo producenci otrzymają szansę na ogromne zyski przez wprowadzenie na rynek odbiorników czułych nie tylko na sygnał GPS ale również i Galileo. Oczywiście Stany Zjednoczone nie są zadowolone z takiego obrotu sprawy, system europejski poprzez swoją konkurencyjność odbierze tej gospodarczej potędze monopol, jaki zapanował na światowym rynku [47].

Od wielu lat nawigacja satelitarna jest wprowadzana w każdy aspekt życia człowieka. Ludzie budują domy, państwa budują drogi, miasta stawiają nowe bloki mieszkalne, sprzedają grunty oraz dzielą je. We wszystkich tych pracach niezbędna jest pomoc geodety, który musi mierzyć działki, wytyczać budynki w terenie czy projektować przebieg nowych dróg. Jeszcze kilkanaście lat temu prace te wykonywał w ciągu kilki dni cały zespół geodetów wyposażonych w mało precyzyjny sprzęt. Jednakże w dzisiejszych czasach wszechobecne są techniki satelitarne w pomiarach geodezyjnych, co nie tylko zwiększa precyzję wyznaczania współrzędnych, ale również znacznie przyspiesza cały proces. Dzisiaj jedna osoba jest w stanie wykonać w ciągu dnia to, co kiedyś zajmowało tydzień całemu sztabowi ludzi. W geodezji wykorzystywane są systemy globalne, czyli na chwilę obecną GPS oraz GLONASS niestety nie zapewniają one stałej ciągłości sygnału, dokładność, z jaką wyznaczane są współrzędne punktów są niewytaczające w dobie dzisiejszych wymogów technicznych, a wiarygodność przesyłu danych jest zbyt niska. Jednakże osiągnięcie przez Galileo pełnej funkcjonalności zaradzi tym niedoskonałościom. Kiedy tylko europejski system stanie się częścią GNSS, a odbiorniki czułe na sygnały ze wszystkich komponentów tego Globalnego Systemu Nawigacji Satelitarnej będą w powszechnym użyciu można się spodziewać znacznej poprawy dokładności wyznaczania pozycji, wiarygodności sygnału oraz jego dostępności. Pozycja zamiast być wyznaczana z dokładnością do kilku centymetrów będzie miała zwiększoną dokładność nawet do kilku milimetrów. Znikną problemy związane z niedostateczna ilością widocznych satelitów oraz ze zbyt wysokimi przeszkodami wokół obszaru objętego pomiarem, a przede wszystkim już nie będzie sytuacji, kiedy geodeta robiący pomiary RTK (Real Time Kinematic) straci łączność z satelitami. Wszystko to będzie możliwe dzięki znacznie większej ilości satelitów w przestrzeni. Ponieważ satelity Galileo będą wyposażone w najnowsze i dużo dokładniejsze wzorce czasu w porównaniu z zegarami na satelitach systemów GPS oraz GLONASS będzie możliwe wyrównanie położenia punktów osnowy podstawowej względem Międzynarodowego Ziemskiego Układu Odniesienia, ponadto stacje referencyjne, będące punktami odniesienia ITRF będą mogły zostać wyznaczone z jeszcze większą dokładnością względem ich faktycznej lokalizacji w przestrzeni. Również to będzie miało znaczący wpływ na jeszcze lepsze pomiary geodezyjne [5].

5.4 Wzorzec czasu Galileo

Produkcja zegarów atomowych jest bardzo skomplikowana, a jej rozwój na skale przemysłową wymaga długotrwałego wysiłku. Aktualnie przeprowadzane badania, prowadzą do wyprodukowania mniejszych i dokładniejszych zegarów drugiej generacji. Kontynuacja tej eksploracji jest bardzo ważna dla utrzymania przez Galileo pozycji konkurencyjnej, mimo zaplanowanych na przyszłość udoskonaleń GPS. Wszystkie trzy systemy nawigacyjne – GPS, GLONASS i Galileo – działają na podstawie wyznaczenia odległości miedzy satelitami a odbiornikiem. W tym celu mierzony jest czas propagacji sygnałów radiowych.. Sygnały te wymuszają, aby zegary satelitów podtrzymywały dokładność lepszą niż 1 nanosekunda przez okres kilku godzin, do chwili przelotu nad kolejną stacja naziemną, która kontroluje i monitoruje synchronizację. Tak wysokie wymagania mogą spełnić tylko pokładowe zegary atomowe.

Zbudowanie zegara atomowego oraz jego charakterystyka wymaga bardzo dużej wiedzy i wysokich kwalifikacji zawodowych. Zegar atomowy jest urządzeniem całkowicie statycznym, a dodatkowe wymagania wynikające z instalowania go w kosmosie są porównywalne do takich, jakie występują przy produkcji lamp elektronowych. Z drugiej strony, aby zegar mógł utrzymać stabilne parametry na pokładzie satelity, musi być on prawidłowo zabezpieczony przed zmianami temperatur i pola magnetycznego. W Europie produkowany jest obecnie jeden typ zegara atomowego i jest to zegar rubinowy, którego produkcję rozpoczęto w latach dziewięćdziesiątych XX wieku przez firmę Temex Neuchâtel Time z Neuchâtel (Szwajcaria), wykorzystując badania prowadzone przez obserwatorium kantonalne. W Szwajcarii można zakupić jeszcze dwa inne typy zegarów atomowych, jednak ich budowa oparta jest na tych pochodzących z Europy. W latach siedemdziesiątych we Francji zostały przeprowadzone badania nad zegarami atomowymi - maserami wodorowymi, zegarami z pułapka jonową, zegarami cezowymi z pompowaniem optycznym, zegarami cezowymi z chłodzeniem laserowym i fontanną atomową - na poziomie znacznie wyższym niż w innych krajach, ale dopiero w 1992 roku udało się zainteresować pierwszą firmę produkującą zegary atomowe.

Pod koniec lat osiemdziesiątych Obserwatorium Neuchâtel prowadziło na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) wstępne badania nad wykorzystaniem zegara cezowego z pompowaniem optycznym. W tym czasie konsorcjum utworzone przez firmy Sodern, Thales i Erems prowadziło prace nad zegarem Pharao (zegar atomowy z laserowym chłodzeniem atomów na orbicie). W dziedzinie produkcji przemysłowej zegarów atomowych Europa, a zwłaszcza Francja pozostają daleko w tyle.

Prace projektowe nad pokładowym maserem wodorowym dla systemu Galileo rozpoczęły się w 1998 roku. Na mocy umowy z CNES konsorcjum Sodern – Thales Erems, z udziałem specjalistów LHA (Laboratorium Zegarów Atomowych), przeprowadziło wstępne badania dotyczące możliwości stosowania zegara cezowego z pompowaniem optycznym, który będzie można do wykorzystać w przestrzeni kosmicznej. Ten typ zegara idealnie nadawałby się do segmentu naziemnego systemu Galileo. Francuskie Laboratorium Zegarów Atomowych udowodniło, że radiacyjne chłodzenie atomów umożliwia zaczną poprawę wzorców pierwotnych czasu i częstotliwości, wykorzystując izotopowe pole optyczne. Doprowadziło to do skonstruowania modelu Horace – zegara nowego typu idealnie nadającego się do stosowania w przestrzeni kosmicznej. Obiecująca jest również inna technika – tzw. wspólne uwiezienie populacji (coherent population trapping). Aby jednak kierunki te mogły zaoferować powstanie funkcjonalnych urządzeń, konieczne jest nabycie nowych dostawców diod laserowych pracujących w bliskiej podczerwieni, niestety jednak europejski przemysł zaniedbał ten obszar [6].

5.5. Fazy rozwoju systemu Galileo

System Galileo od kilku lat walczy o to, aby stać się w pełni funkcjonalnym systemem, oferującym swe usługi na całym świecie. Napotykając na swojej drodze mnogość problemów wszelkie terminy zakończenia budowy zostały przesunięte w czasie o kilkanaście lat. jeszcze na początku tworzenia pomysłu europejskiej nawigacji satelitarnej zakładano, iż już w 2010 roku system ten stanie się całkowicie operacyjny. Jednakże cięcia budżetu przez Unię Europejską, kryzys gospodarczy, czy wycofanie się Chin z pomocy w budowie sprawiły, że włączenie Galileo do GNSS odwlekło się w czasie.

Obecnie system jest w końcowym etapie fazy definiowania, w której to testom zostały poddane satelity Giove-A oraz Giove-B, określając tym pewne wymogi techniczne, jakim będą odpowiadać wszystkie satelity właściwej konstelacji. Badaniom została poddana infrastruktura naziemna oraz segment kontroli, jakże ważny w prawidłowym działaniu nawigacji satelitarnej [28].

W latach 2014 - 2015 zaplanowana jest druga faza rozwoju – faza wstępnej operacyjności. Do czterech obecnie krążących w przestrzeni satelitów dołączy czternaście kolejnych, wtedy też swoje usługi zaczną oferować Serwis Otwarty, Serwis Poszukiwania i Ratownictwa oraz Serwis Komercyjny. Miesiąc temu Serwis Poszukiwania i Ratownictwa przeszedł pierwszy udany test i właściwie już w tej chwili może dopełniać system Cospas-Sarsat, wykorzystywany do poszukiwania zaginionych osób oraz ich ratowania.

Zakładana na rok 2010 pełna operacyjność została przeniesiona w czasie o długie lata. Ta trzecia faza rozwoju – etap pełnej funkcjonalności systemu Galileo ma się rozpocząć dopiero na przełomie lat 2018 - 2019. Będzie to równoznaczne włączeniem go do systemu GNSS. To wtedy uruchomione zostaną dwa ostatnie serwisy, a sygnał stanie się dostępny na całym globie ziemskim. Już teraz cała Europa czeka na to ze zniecierpliwieniem [16], [49].

5.6 Współpraca Galileo z innymi systemami

Wielką i bardzo docenioną zaletą systemu Galileo będzie możliwość współpracy tego systemu z innymi systemami nawigacyjnymi takimi jak GPS, GLONASS, EGNOS, LORAN-C (system radionawigacji wykorzystywany w żegludze morskiej i lotnictwie), jak również i z tymi niewykorzystywanymi do nawigacyjnymi. Spekuluje się, iż połączenie systemu Galileo z systemami GSM i UMTS zapewni komunikację oraz pozycjonowanie na bardzo wysokim poziomie. Szczególnie ważna jest także kompatybilność Galileo z GPS. Ich współpraca pozwoli na uzyskanie dostępności sygnałów satelitarnych na powierzchniach 95% zurbanizowanych terenów (w porównaniu do GPS, który zapewnia tylko 50% pokrycia terenu). Z tego też powodu przyjęto dla serwisu systemu Galileo tę samą częstotliwość jaką będzie posiadał nowy cywilny sygnał systemu GPS. System ten będzie posiadał również większe szerokości pasm nadawania zapewniając w ten sposób większą dokładność, a przede wszystkim silniejszy sygnał, pozwalając na wykorzystywanie nawigacji satelitarnej także w budynkach i tunelach.

Przełomowym momentem w kreowaniu nakładających się systemów było zawarcie porozumienie 26 czerwca 2004 roku pomiędzy USA a Komisją Europejską w sprawie zasad wspólnego funkcjonowania amerykańskiego systemu GPS oraz europejskiego Galileo. Na mocy tego układu rozwiązano kwestię ich współistnienia, a Komisja zgodziła się na ograniczenie komercyjnego pasma, które pokrywa się z wojskowym GPS, natomiast strona amerykańska zapewniła nie swoich usług komercyjnych.

Na architekturę tego systemu składać się będą trzy główne komponenty:

Pierwszy z nich, którym będą stanowić satelity Galileo ma zapewniać usługi użytkownikom na poziomie globalnym, drugi będzie obejmował sieć regionalnych stacji nadzorujących wiarygodność sygnałów i centrów przetwarzania danych.

Ponieważ z założenia systemu Galileo wynika, że system ten ma zapewnić wysoki poziom wydajności dla użytkowników znajdujących się na całej kuli ziemskiej, możliwe będzie przysposobienie lokalnych elementów infrastruktury do specjalistycznych zastosowań takich, jak obsługa lotnisk, portów, sieci kolejowych, dróg czy obszarów zurbanizowanych. Dane do użytkownika dostarczone zostaną za pomocą odpowiednich połączeń, jak również za pośrednictwem zewnętrznych źródeł takich, jak sieci telefonii komórkowych (GSM lub UMTS).

Galileo będzie pierwszym system satelitarnym, zaspokajającym potrzeby użytkowników cywilnych na całym świecie, jeżeli chodzi o radionawigację, pozycjonowanie i synchronizację. Uwzględniając wymagania związane z kooperacją z GPS, Galileo zaoferuje nowe możliwości, zwiększając potencjał sektora GNSS, korygując przy okazji niektóre niedociągnięcia istniejących systemów nawigacji satelitarnej.

Zgodnie z analizami rynek GNSS z system Galileo w roku 2020 będzie posiadał około 1750 milionów użytkowników, a w ciągu kolejnych lat liczba ta się podwoi.

Rozwój tego sektora nawigacji przyczyni się ponadto do znacznego zmniejszenia globalnego zanieczyszczenia dzięki redukcji czasów podróży oraz lepszego zarządzania pojazdami. Ponadto pozwoli na stworzenie około 150 000 nowych miejsc pracy [28].


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Od Galileusza do misji Galileo
Dlaczego Husserl nie został Galileuszem
Arystoteles Kopernik Galileusz
Galileusz i Kepler
Galileo Galilei
Jubileuszowa lista Galileo
Cherry Orchard, A Doll's House, and Galileo General Analys
INF 4 info Galileo by EC
cud w kanie galilejskiej
GPS galileo glonass, Geodezja, geodezja satelitarna
Galilei
galileusz LW2XBCD5FDSPHTTPLG27DMFGGIYVE3H65PCACDY
JavaServer Faces i Eclipse Galileo Tworzenie aplikacji WWW
Podręcznik do obsługi Galileo(1)
WYKLAD1 2, TRANSFORMACJA GALILEUSZA I LORENTZA
Galileo and Newton

więcej podobnych podstron