Ugrás a tartalomhoz

Műholdas helymeghatározás 1., A GNSS-ről általában

Dr. Busics György (2010)

Nyugat-magyarországi Egyetem

1.2 A GNSS értelmezéséről

1.2 A GNSS értelmezéséről

A globális navigációs műholdrendszer (Global Navigational Satellite System – GNSS) a helymeghatározás, a navigáció és az időmeghatározás feladatainak megoldását hivatott szolgálni mesterséges holdak segítségével. A GNSS rendszer szolgáltatásait jelölik PNT jelzővel is (PNT: Positioning, Navigation, Timing Services), mert azok helymeghatározásra, navigációra és időmeghatározásra irányulnak.

A GNSS technológiával végzett műholdas helymeghatározás azon alapszik, hogy a mesterséges holdak helyzete ismert, azok – geometriai értelemben – egy adott időpillanatban ismert pontoknak tekinthetők egy definiált vonatkoztatási rendszerben. A műholdak pályaadatait ugyanis ismert helyzetű földi pontokon észlelő pályakövető állomások meghatározzák és ezeket az ún. navigációs adatokat a mesterséges holdak saját maguk sugározzák. A felhasználó (a GNSS vevő) közvetett módon távolságot határoz meg a vevő és néhány, egyidőben (szimultán módon) észlelt műhold között, majd ezen távolságok és a műhold-pozíciók ismeretében a vevő helyzete egy megadott vonatkoztatási rendszerben kiszámítható. A vevő sebessége is számítható, mivel ismert azon időtartam, ami a vevő két helyzet-meghatározása között eltelik.

Ennek az egyszerűnek tűnő alapelvnek a megvalósítása napjaink csúcstechnikájának bevonását igényli és jelentős anyagi befektetést kíván meg. A csúcstechnikát olyan tudományágak legújabb eredményei alapozzák meg, mint az elektronika, a távközlés, az égi mechanika, a légkörfizika, a relativitáselmélet, a matematika, a szoftverfejlesztés és természetesen a geodézia is. GNSS rendszer kifejlesztését csak gazdasági nagyhatalmak vagy társult országok engedhetik meg maguknak a jelentős költségek miatt.

1-1. ábra. A GNSS összetevői, bővített értelmezés esetén

A GNSS, mint rendszer, több részre tagolható. Lehetséges olyan értelmezés, amely minden, a műholdas helymeghatározásban szerepet játszó tényezőt (alrendszert) figyelembe vesz és a GNSS-t több alrendszer együtteseként, fogja fel. Az alrendszerek csoportosítása a következő lehet:

  • GNSS alaprendszerek,

  • GNSS kiegészítő rendszerek,

  • felhasználói oldal (felhasználói alrendszer).

A GNSS alaprendszereknek két összetevője van: maguk a navigációs mesterséges holdak (a műholdas alrendszer), továbbá egy adott vonatkoztatási rendszer ismert pontjain folyamatosan üzemelő, a rendszert felügyelő, ellenőrző és adatokkal ellátó ún. követőállomások (a vezérlő alrendszer).

2010-ben öt GNSS alaprendszerről van tudomásunk, ezek közül kettő ténylegesen üzemel (GPS, GLONASSZ), három pedig a tervezés állapotában van (az európai Galileo, a kínai Compass és az indiai IRNS); bemutatásukra a 2. modulban kerül sor.

A GNSS rendszer másik elemét GNSS kiegészítő rendszernek nevezzük. A kiegészítő rendszerek lehetnek földi alapúak (Ground Based Augmentation System – GBAS), vagy műholdas alapúak (Satellite Based Augmentation System – SBAS). Részletesen a 3. és 4. modul foglalkozik ezekkel.

A GNSS rendszer különálló elemének tekintjük az ún. felhasználói oldalt. Ez alatt értjük a felhasználók által használt GNSS vevőkészülékeket, a vevőkészülékben vagy külső számítógépeken üzemelő szoftvereket, továbbá a kiegészítő rendszert üzemeltető szoftvereket. A szoftverfejlesztés jelentősége egyre nagyobb egyrészt a GNSS technológia gazdaságosságának növelésében, másrészt a GNSS alkalmazási területek bővítésében.

1-2. ábra. A GNSS összetevői, szűkebb értelemben (csak alaprendszerek)

2010-ben fontos rendelet jelent meg a GNSS technológia geodéziai célú alkalmazásával kapcsolatban Magyarországon. A 47/2010. (IV. 29) FVM rendelet bevezető fejezete fogalom-meghatározásokkal foglalkozik, így megadja a GNSS jelentését is. E szerint a GNSS csak az alaprendszereket jelenti. Idézve a rendeletből: „GNSS: a globális műholdas helymeghatározó rendszerek (GPS NAVSTAR, GLONASSZ, Galileo, COMPASS, GINSS) közös elnevezése.”

Az IGS honlapja szerint is a GNSS fogalmába csak az alaprendszerek tartoznak, azoknak az összefoglaló neve. Az angol nyelvű meghatározás így szól: „GNSS stands for Global Navigation Satellite System. Currently operating GNSS's are GPS (U.S.A.'s Global Positioning System) and GLONASS (Russia's Global Navigation Satellite System)”.

Itt érdemes megjegyezni, hogy az EGNOS-t kezdetben GNSS1 névvel jelölték, megkülönböztetésül az amerikai GPS rendszertől. Ebből alakult ki a műholdas navigációs rendszerek összefoglaló jelölése, a GNSS.

A Wikipedia a GNSS rendszerek két generációját különbözteti meg aszerint, hogy a civil felhasználást, a pontosság és az integritás növelését mennyire segítik. Eszerint a GNSS-1 jelű első generáció a GNSS alaprendszerek és GNSS kiegészítő rendszerek együttesét, kombinációját jelenti. Ez megfelel a GNSS először tárgyalt, bővített értelmezésének. A Wikipedia szerint a GNSS-2 jelű második generáció az elsőtől abban különbözik, hogy tisztán polgári fenntartású. Ennek felelne meg a Galileo és az EGNOS, amennyiben kiépülne.