GNSS systémy a jejich složení

GNSS je zkratkou pro globální navigační satelitní systém. Ten byl vytvořen v roce 1973 a od té doby prochází kontinuálním vývojem. Jako první systém GNSS primárně sloužil NAVSTAR GPS, který byl vytvořen armádou USA.

GNSS pro veřejnou sféru slouží především jako navigace v automobilech, či v mobilních telefonech a jiných zařízeních. Systémy lze využívat i v geodézii, zejména inženýrské a technické.

Mezi nejznámější GNSS patří bezesporu americký NAVSTAR GPS, dále ruský GLONASS, čínský Beidou, evropský Galileo, japonský Quasi-Zenith QZSS a indický regionální IRNSS.

Složení systému GNSS

Systém GNSS se skládá z těchto základních segmentů:

  • kosmický segment
  • řídící segment
  • uživatelský segment
  • podpůrný segment

Kosmický segment

Kosmický segment se skládá z aktivních umělých družic, které obíhají Zemi po téměř kruhových dráhách v několika oběžných rovinách, které jsou skloněny vůči rovníku o 55 až 65 °. Satelity obíhají po MEO (Medium Earth Orbit), tedy po středně vysokých drahách 19 až 24 tisíc km nad Zemí.

Mezi základní vybavení družice patří generátor frekvence (atomové hodiny, oscilátor, frekvenční standard), antény vysílací i přijímací, stabilizační setrvačníky, solární panely, baterie, raketové motorky, odrazné hranoly a další.

Řídící segment

Řídící segment je zodpovědný za řízení a monitorování satelitů. Nastavuje přesné efemeridy (oběžné dráhy) a uchovává časový normál (pozemní atomové hodiny). Zahrnuje hlavní řídící stanice a monitorovací stanice. Koriguje dráhy satelitů a navazuje zpětnou vazbu se všemi satelity (vysílá informace na družice, odkud jsou šířeny v navigační zprávě).

Uživatelský segment

Uživatelský segment tvoří především stanice jednotlivých přijímačů signálů GPS, jejichž poloha se určuje geometrickým protínáním z měřených vzdáleností mezi satelity a přijímači. Skládá se také z uživatelů a softwaru.

Přesnost přístrojů záleží na počtu přijímaných frekvencí, signálů a korekčních údajů z podpůrného segmentu. V současnosti se prosazují zařízení kombinující příjem z více systémů GNSS najednou (GPS, Glonass, Galileo aj.).

Hlavními součástmi přístrojů uživatelského segmentu jsou anténa (vestavěná, či samostatná) a samotný přijímač (oscilátor, demodulátor, korelátor, fázový článek, paměť, napájení atp.).

Podpůrný segment

Podpůrný segment se skládá ze systémů zvyšující v reálném čase základní přesnost GNSS. Lze je dělit v základu na:

  • družicové systémy
  • pozemní systémy

Družicové systémy zvyšují přesnost pomocí satelitů na geostacionárních drahách. Jde o tzv. SBAS (Satellite Based Augmentation Systems), patří mezi ně např. MSAS (region Japonska), WAAS (region USA) a EGNOS (region Evropy).

Systém EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) je evropský projekt, který formou diferenciálního signálu poskytuje korekce k signálu GPS. Zpracováním diferenciálního signálu v GNSS přijímači dochází ke zpřesnění určení polohy, řádově v jednotkách metru. V dubnu roku 2009 bylo převedeno veškeré vlastnictví systému EGNOS z Evropské kosmické agentury (ESA) na Evropskou komisi (EK) a oficiálně byl systém spuštěn v říjnu 2009.

Pozemní systémy se skládají ze stanic permanentně provozovaných přijímačů a jejich sítí. Poskytují výpočet několika možných typů korekcí a distribuují je koncovému uživateli např. přes radio, GSM či internet. Mezi takové sítě patří CZEPOS (Česko), SKPOS (Slovensko), APOS (Rakousko) a SAPOS (Německo). Ne evropské úrovni pak funguje síť permanentních stanic GPS EUREF.

Kapitoly