Navigační systémy

Co je to GNSS?

K přesnému určování polohy na Zemi se používají globální a polohové systémy (Global Navigation Satellite System = GNSS). V současné době existují dva systémy, které jsou využívany ve většině oborů lidské činnosti. Americký systém GPS a ruský systém GLONASS. Třetí systém - evropský GALILEO - je ve fázi dokončení.

GPS

GPS je družicový radiový systém, který pro určení polohy na Zemi využívá dálkoměrnou metodu. Vzdálenosti uživatele od jednotlivých družic jsou určovány pomocí doby potřebné k absolvování této dráhy radiovým signálem vysílaným družicemi. Systém byl nejprve vyvýjen pro navigaci rychle se pohybujících objektů ( letadel, řízených střel, kosmických objektů atd.). Provozovatelem systému je Ministerstvo obrany USA.

Systém GPS se skládá ze tří sekmentů: kosmického, řídícího a uživatelského.
Kosmický segment se skládá z 32 družic, které jsou umístěny ve výšce 20180 km nad Zemí na šesti téměř kruhových oběžných drahách. Doba oběhu kolem Země je 11 hodin 58 minut.

Každá družice vysílá sekvenci jedinečných binárních kódů, podle kterých je identifikována. Jsou vybaveny přijímačem, vysílačem, atomovými hodinami a řadou přístrojů, které slouží pro navigaci. Družice přijímá, zpracovává a uchovává informace předávané z pozemního řídícího centra.

Řídící segment GPS se skládá z pěti monitorovacích stanic, které nepřetržitě pozorují viditelné družice. Poloha družic je známa s vysokou přesností řádově na centimetry. Hlavní řídící stanice v Colorado Springs shromažďuje data z ostatních stanic a centrálně je zpracovává.

Uživatelský segment se skládá z GPS přijímačů jednotlivých uživatelů, které umožňují přijímat signály z družic a získávat z nich informace o své poloze a čase. Družice vysílají signály, GPS přijímač zjišťuje čas jejich příjmu. Z doby, která uplyne mezi vysláním a příjmem signálu, se určuje vzdálenost přijímače k družicím. Z ní a z polohy družic v daném okamžiku určí přijímač uživatele svou polohu, vypočítá i přesné souřadnice družic.

Nejnovější GPS přijímače mají rozměr mobilního telefonu, jen větší displej a méně kláves. Mohou řidičům v automobilech sloužit pro navigaci. Mapování krajiny pomocí GPS je mnohem snažší, rychlejšíí, levnější a přesnější.

CLONASS

Ruský navigační systém je také produktem studené války, původně měl jen vojenské účely. Problémy ruské ekonomiky se promítají i do technických oblastí tedy i na kvalitě a spolehlivosti systému. Jeho budoucnost je z finančních důvodů ohrožena. V současné době na oběžných drahách pracuje pouze 7 operačních družic.

GALILEO

Systém Galileo je výsledkem snahy evropských států o vytvoření vlastního na GPS nezávislého navigačního systému. Důvody vzniku tohoto systému jsou čistě civilní, nikoliv vojenské jako u prvních dvou jmenovaných. Galileo bude poskytovat tyto služby: OAS (Open Access Service) - volně dostupná služba určená všem civilním uživatelům (např. navigace automobilů), CAS1 (Controlled Access Service 1) - neveřejná služba určená pro profesionální uživatele (zeměměřič, meteorology), CAS2 - volně dostupná služba jen pro omezený počet aplikací a uživatelů (záchranné služby, letecká navigace).

Centrála Galilea by mohla být v Praze a další kontrolní stanoviště budou vybudována v Německu, Itálii a Španělsku. Majitelé přijímačů systému budou nejspíš moci přepínat i na signály GPS, na čemž se Evropa s USA dohodla. Celý systém měl být plně funkční v roce 2008, jeho spuštění je stále oddalováno, snad v roce 2014.

Převzato a pro žáky upraveno podle článku v časopise Geografické rozhledy, 2005