V únoru roku 2000 začalo experimentální vysílání systému ESTB (EGNOS System Test Bed, kde EGNOS je European Geostationary Navigation Overlay System). Nicméně teprve až v dubnu 2003 přišla významná a dlouho očekávaná změna. Data se totiž začala vysílat ve formátu kompatibilním s obdobným systémem WAAS pokrývajícím Spojené státy a Kanadu.
Ve svém článečku se pokusím popsat, k čemu takový systém slouží a jak vlastně funguje. Pro nedočkavce nebo ty, které technické detaily nezajímají a ostatně i pro ty, kteří chtějí hned po přečtení tohoto článečku systém vyzkoušet v praxi, uvedu hned v úvodu, co je k tomu potřeba a jak to udělat.
Je potřeba mít GPSku, která "umí" systém WAAS. Plný výčet přístrojů je uveden zde, já jen uvedu, že k nim mimo jiné patří například v našich končinách poměrně hojně využívané eTrexy (mimo těch nejlevnějších modelů) a GPS MAPy od Garmina a mnoho modelů od Magellana.
Jak systém vyzkoušet? Zapněte WAAS (najdete to v menu nastavení přístroje) a na cca 5 minut vystavte přijímač tak, aby měl co nejlepší výhled, a to zejména na jihozápad, respektive jihovýchod.
Co je vlastně ten Navigation Overlay System?
Začal bych od principu systému GPS, ale vzhledem k tomu, ze už je poměrně dobře známý a byl mnohokrát více či méně srozumitelně popsán, udělám jen odkaz na jeden z článečků populárnějšího ražení a ještě jeden na článek s většími technickými detaily v angličtině.
Již méně je toho známo o tzv. diferenciální GPS (DGPS). Systém GPS je totiž zatížen mnoha různými chybami, které snižují jeho přesnost (mezi jinými uveďme nevhodnou konstelaci satelitů v daném okamžiku, neznámé zpoždění signálu nehomogenní atmosférou atd.).
Už Newton říkal: "Dejte mi pevný bod ve vesmíru a pohnu Zemí." a na něčem podobném je DGPS založeno. Vychází totiž z toho, že signál z družic přijímáte současně ne jedním, ale dvěma GPS přijímači. Jeden z nich se chová jako referenční a musí být přesně známá a neměnná jeho poloha. Druhý používáte pro vlastní zaměření. Vzhledem k tomu, že referenční přijímač zná přesně svoji polohu a čas, nenechá si od "nepřesných" družic jen tak něco nakukat a naopak průběžně informuje měřicí přijímač o momentální chybě družic. Je tedy zřejmé, že mezi referenčním a měřicím přijímačem musí dojít k přenosu dat. Ten se může uskutečňovat buďto v reálném čase (referenční přijímač vysílá naměřené odchylky) nebo ex-post. Data přijatá měřicím přijímačem si průběžně ukládáte a teprve později je porovnáváte s daty ve stejnou dobu uloženými referenčním přijímačem. Zde už přenos dat obvykle zprostředkovává namísto rádia Internet.
DGPS má jeden podstatný problém. Totiž jeho přesnost je přímo úměrná vzdálenosti měřicího a referenčního přijímače a aby vůbec poskytl užitečné zpřesnění GPS měření, musí tato vzdálenost být maximálně několik desítek kilometrů. Pokud by tedy měl fungovat globálně, musela by existovat velmi hustá síť pozemských referenčních bodů a veškeré kouzlo satelitní navigace by se tak ztratilo.
Rozumný kompromis - tedy sice zdaleka ne přesnost dosažitelnou klasickým DGPS, ale zato "skoroglobalitu" systému nabízí právě satelitní systémy, o kterých je zde řeč. Ošklivé slovo skoroglobalita jsem použil proto, že tyto více či méně kompatibilní podpůrné systémy pro GPS existují v současnosti tři. WAAS pro USA a Kanadu, pro nás nejzajímavější EGNOS (respektive v současnosti ESTB) pokrývající Evropu a MSAS pokrývající Japonsko, viz mapka.
Jak ESTB funguje?
Podobně jako samotný systém GPS, tak i ESTB má tři segmenty - vesmírný, pozemský a uživatelský. Ovšem na rozdíl od GPS, který používá polární družice s dobou oběhu přibližně 12 hodin (ty nám vesele poletují nad hlavami), jeho podpůrný systém ESTB používá ve vesmírném segmentu satelity geostacionární (ty sedí jak přišité na oběžné dráze ve výšce cca 35 tisíc kilometrů nad rovníkem).
|
Proto také musí mít GPSka pro příjem ESTB dobrý výhled na jih - pro zběžnou orientaci je možné se podívat kam "koukají" běžné satelitní antény pro příjem TV a tam někde jsou i satelity vysílající ESTB. Pro vysílání se využívají dva satelity systému Inmarsat III, konkrétně satelit AOR nad Atlantikem (na GPS přijímači se objevuje jako satelit 33) a satelit IOR nad Indickým oceánem (na přijímači se objeví jako 44).
Dostáváme se k pozemskému segmentu. Prohlédněte si jeho schematický obrázek (satelity jsou na něm nakresleny v naprosto nesmyslných polohách, správně by měly viset přesně nad rovníkem, což zrovna není ani na Sibiři ani na severozápad od britských ostrovů, i když zeměpis jsem měl naposledy před více jak 20 lety, kdo ví, jestli rovník mezitím neposunuli). Najdete na něm tři žluté body, dvanáct červených a dva modré a zelené body. Červené body nejsou nic jiného, než velmi kvalitní referenční přijímače DGPS obsahující mimo jiné i atomové hodiny, počítač na zpracování dat, přístup k síti (frame-relay) a pozemský vysílač DGPS. Data zachycená těmito stanicemi jsou zpracována v centrech znázorněných modrými body a odeslána do míst znázorněných zeleně. Odtud jsou již vysílána na satelity AOR a IOR, které je předávají zpět na zem patřičně vybaveným GPS přijímačům. Jenže podobně jako u GPS satelitů i u satelitů AOR a IOR je třeba znát informace o jejich přesné poloze. O to se starají žlutě vyznačené body. Na obrázku sice jsou tam, kde jsou, ale všimněte si, že od nich směřují šipky. Ve skutečnosti totiž leží jeden ve Francii, jeden v Jihoafrické republice a jeden ve Francouzské Guajáně.
K čemu ESTB (WAAS) je?
Toť otázka. Během mého pokusu totiž moje GPSka ukazovala stejnou nebo dokonce horší přesnost při zapnutém WAAS (vlevo) oproti stejné situaci s vypnutým WAAS (vpravo).
Je otázka, proč tomu tak bylo. Možných vysvětlení se nabízí několik:
Je otázka, co vlastně GPSka ukazuje jako "Přesnost", zatím jsem neměl čas nachytat větší množství skutečných dat do počítače a vykreslit si je do grafu bez WAAS a s WAAS pro důslednější porovnání.
Systém ESTB je, jak sám jeho název napovídá, jen testovací systém pro EGNOS a všude se píše, že jím poskytovaná data jsou bez jakékoliv záruky a že může docházet k jeho výpadkům.
Systém zatím zdaleka nevypadá tak pěkně, jak je nakreslen na schématu s barevnými puntíky. Referenčních stanic je zatím málo, což se nepochybně na přesnosti systému odráží velmi negativně. Také je otázka, proč satelity 02, 16 a 27 z obrázku nemají WAAS korekce. Buďto je to jejich malou výškou nad obzorem nebo možná ještě není systém ESTB implementován pro všechny satelity.
Každopádně systém je zdá se alespoň nějak funkční a můžete s ním na svých GPSkách začít experimentovat. Informace o evropských navigačních systémech z první ruky najdete na stránkách ESA (European Space Agency), odkud jsem také nejvíce čerpal pro tento článeček.
|
