Kort om GPS

[TrondE]

STEDFESTING, QUO VADIS (HVOR GÅR VI HEN)

Det er blitt stadig mer populært å ferdes i vår fjellverden. Med dagens høyt utviklede turutrustning og utstyr, er det også blitt enklere og mer komfortabelt men fremfor alt mye sikrere å gå turer i høyfjellet, enn tilfellet var før i tiden. Noe av det aller siste på markedet, er en liten og unnselig “svart boks”, som enkelte produsenter til og med har maktet å få bygget inn i armbåndsur, dog foreløpig noe klumpete og voluminøse etter min smak. Jeg spår at om noen ganske få år vil en slik innretning nær sagt være allemannseie - slik mobiltelefonen etterhvert er blitt! I skrivende stund kan du få kjøpt den til en pris av drøye tusenlappen, men når salgstallene brått skyter til værs, vil prisen rase nedover og reduseres til en brøkdel. Det kan i forbifarten nevnes at innretningen forlengst er blitt hyllevare i diverse butikker!

Hva er det så for en mystisk sak som her omtales i slike høytragende ordelag? Jo, det kalles ofte for en GPS-satellittnavigator eller et slags elektronisk kompass om man vil. GPS er en forkortelse for Global Positioning System, altså et verdensomspennende system for stedfesting eller posisjonsbestemmelse.

Systemet er bygd opp av det amerikanske forsvarsdepartement (DoD), og består av 24 satellitter som svever i kretsløp rundt jorden i en høyde av ca. 20200 km over jordoverflaten, noe som gir satellittene en omløpstid på 11 timer og 58 minutter. De følger med andre ord stjernedøgnet som er 3 minutter og 56 sekunder kortere enn soldøgnet som styrer vår tid. Russerne har også utviklet et tilsvarende navigasjonssystem kalt GLONASS (GLobal NAvigation Satellite System). På grunn av de rådende dårlige tider i vårt naboland, hersker det tvil om det kan skaffes finansiering nok til å videreutvikle GLONASS til et fremtidig funksjonsdyktig system. Da det også er ønskelig å være uavhengig av hva amerikanerne måtte finne på med GPS, er det på trappene å utvikle et nytt europeisk system kalt GALILEO i regi av EU (European Union) og ESA (European Space Agency). GALILEO, som forøvrig er oppkalt etter den berømte italienske astronom og matematiker Galileo Galilei (1564-1642), er planlagt operativt i år 2008 med en total investeringsramme på 24 milliarder kroner. Satellittnavigasjon har potensiale til å bli et av verdens aller hurtigst voksende markeder, og det finnes prognoser som tilsier et verdensmarked på over 300 milliarder kroner om få år! Dette gjelder selvsagt ikke bare turgåere, men også installasjoner av GPS i biler, båter og fly med kobling mot PC/PDA med forhåndsinstallerte elektroniske kart. De færreste er vel interessert i å gå på tur med egen PC (de blir jo stadig mindre!) i sekken, men firmaet Bellanor har i samarbeid med Statens kartverk laget en pakkeløsning vha. mobiltelefon. Men for den interesserte bruker som setter seg litt inn i teorien, er det til god hjelp å sammenholde navigatorens posisjon med et analogt kart over terrenget man beveger seg i.

Tilbake til navigatoren. Boksen er omtrent på størrelse med en vanlig mobiltelefon og utstyrt med en innebygd antenne og satellittmottager som automatisk mottar og registrerer signalene som kontinuerlig sendes ut fra satellittene i rommet. En forutsetning for at systemet skal fungere, er at man oppholder seg utendørs med fri sikt til en større del av himmelhvelvingen. For beregning av posisjonen kreves mottak av signaler fra minst 4 ulike satellitter. Signalene prosesseres i en integrert mikroprosessor/datamaskin som beregner boksens posisjon/koordinater ut fra kodemålinger på signalene. Ved å kombinere de to eksisterende systemene (GPS+GLONASS), oppnår man full dekning hvor som helst på jorden 24 timer i døgnet. Det betyr at du til enhver tid kan lese av din posisjon på boksens display med en nøyaktighet/usikkerhetsmargin bedre enn ti meter! Med bare GPS, som tidligere var påført egen støykode, oppgis posisjonen å være bedre enn +/- 100 m i 95 % av tiden. Støykoden SA (Selective Availability) er fra våren 2000 slått av med den følge at nøyaktigheten er nede på noen få meter. Men det er amerikanerne som styrer dette, og de kan f.eks. i en krigssituasjon slå på støyen igjen.

For kuriositetens skyld kan nevnes at GALILEO tar sikte på en nøyaktighet rundt 1 cm! Etterhvert er navigatorene også blitt utstyrte med minnebrikker (RAM) som kan lagre diverse opplysninger, f.eks. forhåndsprogrammerte turer (såkalte waypoints). Kjente posisjoner/turmål kan legges inn i navigatoren, og den vil da straks kunne fortelle deg om både avstand og marsjretning mot målet. Når du har begynt å bevege deg, vises også hastigheten. I teorien vil instrumentet altså kunne lede deg til ditt mål i stummende mørke eller stinn skodde, forutsatt at batteriene leverer nok strøm! Akkurat slike ekspedisjoner anbefales dog ikke, og legg ikke igjen ditt vanlige kart og kompass selv om du har gått til anskaffelse av en slik “vidunderboks”!

I samme slengen bør det også nevnes at det er forsknings- og utviklingsprosjekter på gang for å få til nøyaktig posisjonering av og med mobiltelefon. En ser også her for seg å kunne oppnå posisjonsbestemmelse på cm-nivå. Går dette bra, kan man glemme satellittnavigatorene i områder med mobildekning. Samtidig betyr det at posisjonering vil bli allment tilgjengelig og få en enorm utbredelse, men da trengs det også folkeopplysningskampanjer til å lære ”hvermansen” noe om kart og koordinater hvis man skal kunne nyttiggjøre seg dette nye tilbudet!

[Svein]

Satellittnavigasjon har potensiale til å bli et av verdens aller hurtigst voksende markeder, og det finnes prognoser som tilsier et verdensmarked på over 300 milliarder kroner om få år!

I samme slengen bør det også nevnes at det er forsknings- og utviklingsprosjekter på gang for å få til nøyaktig posisjonering av og med mobiltelefon. En ser også her for seg å kunne oppnå posisjonsbestemmelse på cm-nivå. Går dette bra, kan man glemme satellittnavigatorene i områder med mobildekning.

Tipper det det ikke er lenge til at mobil-satelitt-telefon blir alle-manns-eie. Å kombinere landbasert system med satelitt blir vel allerede gjort i dag... Om man kaller det en gps med ringemuligheter eller mobiltelefon med gps blir vel hipp-som-happ. Pga mobilprodusentenes dominerende posisjon, blir et antagelig det siste.

[Kjell Iver]

Hei Trond og takk for innlegg!

Jeg er selv utdannet navigatør og sjøkaptein, og så sent som i 1987 var jeg styrmann på en VLCC der vi ikke hadde annet enn Sekstant og kronometer å hjelpe oss med i åpne farvann. I kystnære farvann brukte vi Radar eller Decca.

Sol og stjerner fungerte bra det, men det var like spennende hver gang man nærmet seg land ! Ofte kunne man ha overskyet vær i dagesvis og da var det viktig med god bestikkregning og god logg. Med en 300 meter lang båt og 20 meters dypgående og ingen mulighet for å stoppe var det ofte nervepirrende. Om det fantes Decca eller Loran C var man hjulpen, men ofte var det ikke det, og spesielt kysten av India kunne være ille, samt gulfen. Det er i grunnen godt å ha vært med på akkurat det der. Pensum på styrmannskolen ble utrolig mye mindre når man kunne fjerne astronomisk navigasjon !

GPS er genialt, men vi har kanskje gjort oss alt for avhengige av det, og det er akkurat nå en debatt om man skal legge ned bl.a. Loran C stasjonene på Andøya (tror jeg).

Mvh Kjell Iver

[Nils]

Om man kaller det en gps med ringemuligheter eller mobiltelefon med gps blir vel hipp-som-happ.

Uansett, da tror jeg jaggu at min gamle mobiltelefon tar kvelden sånn helt plutselig.

Litt rart forøvrig at dette ikke allerede er allemannseie. GPS og mobiltelefon har jo eksistert en stund nå. Å få begge smeltet sammen i en boks må da være genialt. En batteridrevet dingseboms mindre å bære på for mange det.

og legg ikke igjen ditt vanlige kart og kompass selv om du har gått til anskaffelse av en slik “vidunderboks”!

Et viktig poeng TrondE! Teknikken har en lei tendens til å svikte, kanskje når du mest trenger den...

[Svein]

Jeg tenkte litt lenger Nils... at mobilen har dekning ALLE steder, ved at den kombinerer de to teknologiene. Signaler via satelitt når det trengs, og signaler via landbaserte innretninger når det er mulig. Gps har man da innebygget i mobil'n, og kan benytte den (selvfølgelig) også til en masse andre funksjoner.

Kommer nok!!!

Kanskje vi etterhvert får se mobiltelefon med gps og 17mpix digital speilrefleks

[morten]

Kanskje vi etterhvert får se mobiltelefon med gps og 17mpix digital speilrefleks

"Heldigvis" ikke.

Det er morsomt med alt i en dingser, men heldigvis kan man neppe bruke mobilen tl å bake brød eller bruke den som stereoanlegg. Det kan godt hende at de klarer å trøkke inn 17mpixler på mobilen en dag, men på samme måte som billige stereoanlegg som reklamerer med 1000 watt og slike ting, så blir det ikke bra. Et kvalitativt godt fotografi krever god optikk. God optikk i mobiltelefonstørrelse tror jeg ikke er på trappene ennå.

[Gjest Anonymous]

TrondE sier bl.a.

"Ved å kombinere de to eksisterende systemene (GPS+GLONASS), oppnår man full dekning hvor som helst på jorden 24 timer i døgnet. Det betyr at du til enhver tid kan lese av din posisjon på boksens display med en nøyaktighet/usikkerhetsmargin bedre enn ti meter! Med bare GPS, som tidligere var påført egen støykode, oppgis posisjonen å være bedre enn +/- 100 m i 95 % av tiden. Støykoden SA (Selective Availability) er fra våren 2000 slått av med den følge at nøyaktigheten er nede på noen få meter."

Noen spørsmål:

På hvilken måte skjer denne kombinasjonen ? Den skjer vel ikke i en og samme GPS (eller annen type mottaker) ?

[OleG]

Kombinert mobil (GSM) og GPS finnes allerede. Håndholdt satelittelefon med global dekning finnes også. I tillegg finnes håndholdt satelittelefon med relativt stor dekning, GSM og GPS.

Om det finnes noen kombinasjoner med global håndholdt satelitt telefoni, GPS og GSM vet jeg ikke

Jeg trodde da at GPS var tilstrekkelig til å gi global dekning (for posisjonering) alene uten GLONASS?

[kjellinge]

Et kvalitativt godt fotografi krever god optikk. God optikk i mobiltelefonstørrelse tror jeg ikke er på trappene ennå.

Tror nå man kan få kameraer inn i mobiler (el.) om ikke lenge som tilfredstiller de aller fleste, når produsentene og folk bare får lagt av seg mpix hysteriet og konsentrert seg om kvalitetene til optikken...

Drømmer om en kamera/(mobil)/gps hvor kameraet, i bildeinformasjoen, lagrer nøyaktig hvor bildet er tatt, hvilken retning det er tatt i osv. - Slutt på all "hvor pokker var det henne ?"

[TrondE]

TrondE sier bl.a "Ved å kombinere de to eksisterende systemene (GPS+GLONASS), oppnår man full dekning hvor som helst på jorden 24 timer i døgnet."

Noen spørsmål: På hvilken måte skjer denne kombinasjonen ? Den skjer vel ikke i en og samme GPS (eller annen type mottaker) ?

Joda, det skjer i en og samme mottager, men de jeg kjenner til er beregnet for landmålingsformål. Akkurat hvordan kombinasjonen rent teknisk skjer inni boksen, kan jeg for lite til å uttale meg om. Men resultatet er ihvertfall at mottageren kan bruke alle satellittene i begge systemene. I og med at du har flere satellitter å velge mellom, blir målingen mer robust og pålitelig i punkter med mye hindringer.

Vet ikke om det finnes tilsvarende for "hobbymarkedet". Behovet er vel mindre når man står friere til å velge "standplass". Da er det normalt ikke problem å finne en stor nok åpning til at man får inn tilstrekkelig antall GPS-satellitter

Jeg trodde da at GPS var tilstrekkelig til å gi global dekning (for posisjonering) alene uten GLONASS?

Det er helt korrekt, forutsatt at du står på en tilstrekkelig åpen plass til å få inn signalene fra minst 4 satellitter

[brage]

Hei TrondE ! Hvis GPS gir "global" dekning så er vel ikke en "kombinasjon" av GPS og GLONASS så interessant medmindre kombinasjonen kanskje, som du vel også sier, gir flere målinger som kan sammenlignes med hverandre ?

[Gjest Anonymous]

GPS og mobiltelefon har jo eksistert en stund nå. Å få begge smeltet sammen i en boks må da være genialt. En batteridrevet dingseboms mindre å bære på for mange det.

Jeg venter på «dingsen» som kombinerer GPS, mobiltelefon og Palm. Tre ønsker på én gang. Whee!

Peter

[Gjest Anonymous]

Jeg tenkte litt lenger Nils... at mobilen har dekning ALLE steder, ved at den kombinerer de to teknologiene. Signaler via satelitt når det trengs, og signaler via landbaserte innretninger når det er mulig.

Det holder ikke. Hvis du virkelig vil ha dekning overalt må du også ha en såkalt treghetsplattform som tar over når du er utenfor rekkevidden av mobil- og satellittsendere. Da har du imidlertid en 100% selvstendig enhet og får posisjonsangivelse også når du er fullstendig avstengt fra alle sendere.

Peter

[Alek]

For kuriositetens skyld kan nevnes at GALILEO tar sikte på en nøyaktighet rundt 1 cm.

Gjelder dette høyden over havet også? Isåfall ville det løse problemet med nøyaktigheten ved primærfaktorer.

[TrondE]

I teorien er GPS-nøyaktigheten i høyde ca. 50% dårligere enn i horisontalplanet. Dette kommer blant annet av at alle satellittene ligger ensidig fordelt på himmelen over deg.

All høydeberegning i GPS-systemet skjer i WGS84-datumet, dvs. i forhold til jordsentrum. Men så er det lagt inn en matematisk jordmodell som er en rotasjonsellipsoide, og da kan man også få regnet ut høydene over denne dobbeltkrumme flaten. Da får man såkalte ellipsoidiske høyder som er i nærheten av "høyde over havet".

Det vil sikkert også bli mulig, om det ikke er det allerede, å legge inn en egen geoidehøydemodell som beregner geoidehøyden, dvs. hvor 0-nivået for middelvann befinner seg i forhold til ellipsoiden på det stedet du befinner deg. Kartverket utvikler slike høydereferansemodeller opptil flere ganger hvert år.

Barometriske støttemålinger som noen håndholdte GPS-mottagere er utstyrt med, duger ikke når vi snakker om cm

Primærfaktormålinger kan like godt gjøres i et ellipsoidisk høydesystem, siden det kun er høydedifferanser som da måles. Over korte avstander er disse to ulike flatene nær parallelle, slik at det får minimal innvirkning på høydeforskjellen.

Så Alek, vi får bare smøre oss med tålmodighet og se hva tiden bringer av "finurlige duppeditter"

[ottolund]

En bekjent som jobber innen bransjen profesjonell navigasjon fortalte meg nylig at GALILEO prosjektet er forsinket, trolig grunnet prioriteringer og at dette er et relativt komplisert samarbeide mellom flere land og institusjoner.

Følgende artikkel er skrevet av undertegnede og er basert på fakta som ble hentet på www:

http://www.gps.no/anm/templates/?a=969&z=0

Som vanlig forandrer noen fakta seg over tid.

Med ikke-geostasjonære GALILEO satellitter og geostasjonære DGPS satellitter og bakkestasjoner i systemet EGNOS er målet for nøyaktigheten +/- 1-3 meter, som er tilstrekkelig for navigasjon innen flyfart, bil, båt og topo navigasjon. For å få nøyaktighet ned mot 1 cm må det tas i bruk flere systemer.

Et problem som er observert med høysensitiv SiRFstar III, som i Garmin GPSmap 60CSx, er at GPS mottakeren også anvender reflekterte satellitt signaler. Dette skjer på steder hvor det er fri sikt til et lite antall eller ingen satellitter. Dette har ført til noe vandring i beregnet GPS posisjon. I praksis vil kanskje dette ha mindre betydning innen de fleste typer navigasjon.

Otto

http://www.navigate3d.no

[Nils]

Kombinert mobil (GSM) og GPS finnes allerede.

Og nå ser det ut til å komme for fullt:

http://www1.vg.no/teknologi/artikkel.php?artid=172442

[jhpf]

http://www.mobiludsalg.dk/product.asp?product=1117

Bluethoot gps motaker for nokia.

[Bjarne Lindholdt]

Alt det batteridrevet elektronisk utstyr en kan bruke penger på, og etterpå drasse på!

Da jeg i 1981 aleine skulle gå fra Demmevasshytta til Liset i tykk tåke, hadde jeg bare kompass og kart.

Til Rembesdalseter var det bare å følge breen ned; fjellet kunne ikke ses, men det var lyden av foss på begge av Rembesdalskåki å styre midtimellom.

Da breen var unnagjort ble det problem. Jeg viste hvor jeg var og kjente retningen til Liset, men da sikten bare var 7-8m gikk detailnavigeringen tapt, og der kom mange små stup på tvers, som ikke jeg kunne se før det var opp over. Jeg måtte derfor snu og istedenfor gå ned Simadalen, hvortil der er skikkelig sti å følge.

Jeg vil påstå at en GPS mottaker ikke hadde vært til mye hjelp, fordi alle forhindringene og små stup, som en normalt styrer utenom, ikke var å se og ikke er med på 2-cm kartet, som har en ekvidistanse 30m.