Jak zvýšit přesnost GPS

GPS navigace jsou poměrně přesné. Přesto byla vyvinuta metoda, která dokáže určovat polohu ještě přesněji. Jak funguje DGPS, co je to WAAS a EGNOS?
Jak zvýšit přesnost GPS
Kapitoly článku
Článků na téma, jak funguje systém GPS, již byla napsána celá řada. Ve zkratce jde o systém složený z umělých družic země, uživatelských přijímačů a pozemních podpůrných stanic. Systém jako celek dokáže poskytovat informace o aktuální poloze přijímače. K bližšímu seznámení s principy GPS doporučuji k prostudování článek Už vím, jak pracuje navigační systém GPS.
Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Družice systému GPS

Systém GPS je však zatížen mnoha různými chybami, které snižují přesnost, s jakou je možné určit pozici. To nám pochopitelně vadí. Chyby jsou způsobeny například nevhodnou konstelaci satelitů v daném okamžiku. Ale také zpožděním signálu při průchodu atmosférou, která nemá ve všech místech stejné vlastnosti.

Každý uživatel satelitního navigačního systému aspoň intuitivně tuší, že jeho přijímač určuje pozici na základě signálu od satelitů systému GPS. To nám pro tuto chvíli stačí. Mnohem méně informací je ale o systému diferenciálního GPS. Tato technologie se zkráceně označuje jako DGPS. Jde o systém, který nabízí mnohem větší přesnost než GPS. Avšak jak uvidíme dále, není ve své ryzí podstatě při běžné uživatelské navigaci příliš použitelný.

Přesně ale neprakticky

U DGPS systému neposlouchá ze satelitů systému GPS pouze jeden, ale hned dva přijímače. Jeden z nich je přenosný, říkáme mu měřicí. Vtip je v tom, že druhý přijímač musí být na místě, jehož pozici velmi přesně známe, je velký, těžký, nepřenosný a obsahuje i velmi přesné hodiny. Označujeme ho jako referenční.

Referenční přijímač naslouchá signálu ze satelitů ne kvůli tomu, aby zjistil svoji pozici; tu už přece zná. A právě díky tomu se nenechá nepřesnými informacemi od satelitů GPS ošálit. Naopak dokáže vypočítat aktuální chybu satelitu. Pak ji pošle měřicím přijímačům, které díky tomu umí opravit signál přijímaný ze satelitů a mohou pak navigovat přesněji.


Referenční přijímač DGPS

Myšlenka je to hezká a také výsledky jsou mnohem lepší než u systému GPS. Z principu však vyplývají nevýhody. Klasickému GPS přijímači stačí zpracovávat signál ze satelitů, z něj se určí pozice. Jenže v DGPS máme přijímače dva, jeden druhému musí předávat informace o chybách a musí tedy komunikovat i mezi sebou.

Pro některé účely, zejména vědecké a výzkumné, nemusí tato komunikace probíhat v reálném čase. Měřicí přijímač ukládá informace od satelitů do paměti a teprve později jsou porovnány s informacemi, které ve stejnou dobu uložil referenční přijímač. Jde tedy o offline režim a pro zajištění komunikace obou přijímačů dobře poslouží internet.

Dnešní doba ale žádá zjištění polohy nejen přesně, ale také okamžitě. Například pro navigování v terénu s využitím DGPS musí komunikace přijímačů probíhat v reálném čase. A to může být problém..

Příliš mnoho referenčních stanic

Další nevýhodou DGPS je, že přesnost je přímo úměrná vzdálenosti měřicího a referenčního přijímače. Čím více budou od sebe přijímače vzdáleny, tím bude přesnost menší. Takže referenčních přijímačů potřebujeme více. A aby byla chyba zjištěná referenčním přijímačem vůbec k něčemu užitečná, musí být tato vzdálenost nanejvýš několik desítek kilometrů. To ale znamená, že referenčních přijímačů potřebujeme opravdu hodně. Pokud by měl systém diferenciálního GPS fungovat po celém povrchu Země, musela by existovat velmi hustá síť referenčních přijímačů. Tím by se ale veškeré kouzlo satelitní navigace ztratilo.

Co tedy s tím? GPS je pro náročné uživatele málo přesné, ale použití DGPS je zase z pohledu pokrytí celé Země nepraktické. Řešením jsou systémy podpory GPS, které nabízí rozumný kompromis. Nedosahují sice takové přesnosti jako DPGS, ale zato pokrývají velká území.

Takové systémy jsou v současnosti v provozu celkem tři. Jeden pracuje nad územím USA a Kanady a má název WAAS, druhým z nich je MSAS a pokrývá Japonsko. Pro nás je však nejzajímavější vyvíjený, ale již funkční systém EGNOS nad Evropou.


Území pokryté systémy WAAS, EGNOS a MSAS

EGNOS je tu pro nás

Za systémem EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) stojí především tři evropské organizace. Evropská kosmická agentura (European Space Agency, ESA) je zodpovědná za vývoj, Evropská Komise (European Commission, EC) zodpovídá za mezinárodní spolupráci. Třetí je Evropská organizace pro bezpečnost leteckého provozu (European Organisation for the Safety of Air Navigation), která hraje hlavní roli při testování systému.

Náklady na vývoj a uvedení systému EGNOS do provozu by měly dosáhnout asi 300 miliónů eur. Využití bude mít zejména v letecké dopravě, kde se uplatní oba jeho hlavní přínosy – přesnější určení polohy a včasné varování pro případ poruchy některé družice GPS.


Plánované pokrytí Evropy signálem EGNOS

Naopak při autonavigaci nás chyba znamenající několik málo metrů nemusí příliš trápit. Jelikož navigační přístroj zná mapu, má se čeho chytit. Když jedete stovkou a signál od satelitů říká, že jste v lese, chytrý navigátor pozná, že ve skutečnosti jedete po nedaleké silnici.

Při geocachingu, kdy se pohybujete třeba po lese mimo jakékoli silnice, se může každé zpřesnění polohy hodit. Potěšitelné je, že vyšší přesnost měření systému EGNOS můžeme využít všichni. Stačí nám k tomu běžný civilní přijímač označený jako WAAS kompatibilní či With WAAS. V další kapitole článku se o tomto systému dozvíte víc.

Témata článku: Ostatní, GPS, Zpřesňující signál, Přesnost, Rozumný kompromis, Evropská organizace, Dnešní doba

Určitě si přečtěte

Garmin Forerunner 35 Optic: levné chytré hodinky, které vás důkladně proměří [recenze]

Garmin Forerunner 35 Optic: levné chytré hodinky, které vás důkladně proměří [recenze]

** Recenze cenově dostupných značkových hodinek s GPS ** Průběžně měří kroky, srdeční tep a upozorňují na notifikace z telefonu ** Jsou malé, lehké a mají dlouhou výdrž

17.  1.  2017 | Polesný David | 40

Keškaři z celého světa znovu prohledají střední Moravu

Keškaři z celého světa znovu prohledají střední Moravu

11.  12.  2016 | E15.cz , Bruner Štěpán | 1

Rexbike je chytrá krabička, která vám pohlídá kolo. Má GPS, SIM a nahlásí zloděje (test)

Rexbike je chytrá krabička, která vám pohlídá kolo. Má GPS, SIM a nahlásí zloděje (test)

** Vyzkoušeli jsme Rexbike, chytré hlídátko na kolo ** Nenápadná krabička pohlídá kolo před zloději a přivolá pomoc, když na kole spadnete ** Díky GPS a vestavěné SIM neustále monitoruje polohu kola

7.  10.  2016 | Polesný David | 59