GPS

GPS, ett navigationssystem med global täckning baserat på satellitburna radiosändare. Det fullständiga namnet NAVSTAR GPS står för NAVigation System by Time And Ranging Global Positioning System, i dagligt tal kallat GPS, även stavat gps.

I en undersökning 2020 uppgav "alla tillfrågade fartyg" att de använde GPS. 40% angav att de även använder Glonass och 9% även använder Galileo. Apparater finns för att ta emot alla system samtidigt, även det kinesiska BeiDou.

Över våra huvuden kretsar satellit-burna radiosändare och hjälper oss med plats och exakt tid

Kullen med mottagarantenner för GPS (de tre vita hattarna över tornet) och till höger sändarantenn för D-GPS. Foto Esbjörn Hillberg

Hoburg fyr. Det som syns över lanterninen är antenner för GPS och används för att skicka ut signaler för D-GPS. Foto Leif Elsby

Svaj i pgs-signal uppmätt med stationär mottagare under 40h. Arkiv Dackenytt Nr2-2020.

Utveckling

1958 lades grunden för GPS genom en upptäckt av Dr McClue vid John Hopkins-universitetet i USA.

• Utvecklades för och på uppdrag av den amerikanska militären.
• Ägs och drivs av det amerikanska försvarsdepartementet.
• Operatör är US Air Force.

Uppbyggnad

Sändarna är är en form av radiofyrar och är satellitburna. GPS sänder på bandet 1,2 GHz.

• Motsvarande ryska system heter Glonass och sänder på bandet 1,6 GHz.
• Det europeiska systemet kallas Galileo.
• Det kinesiska systemet kallas BeiDou.

24 GPS-satelliter i 6 banplan går i kända, nästan cirkulära, polära banor på 20 200 km höjd. Dessa ger tillsammans en global täckning.

• Markstationer följer satelliterna och sänder till dessa deras uppmätta banparametrar.
• Signalerna utsända från satelliterna till brukarna innehåller dels information om satellitens banparametrar dels exakt tid erhållen av på varje satellit ombordvarande atomur.
• Tiden för signalen att nå brukarens mottagare mäts.
• Ur samtidiga data från tre satelliter beräknar den mobila mottagaren sin position i två dimensioner (för fartyg och bilar).
• Om signaler från fyra satelliter kan tas emot samtidigt kan position i tre dimensioner räknas ut (för flyg).

1993 öppnades GPS-systemet för civil användning. Det fanns då i två varianter:

• Precise Positioning Service (militär version) onoggrannhet ± 20 m
• Standard Positioning Service (civil version) onoggrannhet ± 300 m

2000-05-01 togs på order av president Bill Clinton den militära störsignalen bort för den civila versionen av GPS och mätosäkerheten har nu minskats från 100-300 m till 10-30 m för denna.

• Den kan emellertid göras ännu bättre med hjälp av extra referenssignal.
• Störningarna uppstår på grund av laddade partiklar i den övre atmosfären.

2005 i oktober sköts den första satelliten av 8 i en ny generation upp i omloppsbana. De skall komplettera de befintliga 28 och har kraftigare signalstyrka.

D-GPS

D-GPS, förkortning av "differentiell GPS". Ett noggrant radionavigationssystem där positionsbestämningen genom satellitssystemet GPS förbättras väsentligt.

Med tekniken D-GPS, "differentiell GPS", inkluderas referenssignaler från vissa lägesbestämda mätpunkter, till exempel fyrplatser.

• På dessa mäter en stationär GPS-mottagare kontinuerligt sin GPS-position och jämför med sin egen noggrant kända position.
• Positionen erhållen från GPS varierar av olika orsaker.
• Avvikelsen beräknas och sänds ut som korrektionsinformation till D-GPS-mottagare, vilka därmed erhåller en mycket noggrann visning.
• Denna signal kan tas emot i en vanlig mottagare för radiofyrar, är offentlig och kan därmed kostnadsfritt användas av alla som har utrustning för det.
• Man förutsätter att navigatören och mätplatsen har samma "svaj" i positionen erhållen obearbetad från GPS.

Se D-GPS

WGS-84

När satellitnavigering började bli civilt tillgänglig insågs också problemet att all jordens länder måste ha samma utgångspunkter för beräkning av latitud och longitud. Den nya standarden blev WGS-84. Genom denna fick de flesta orter i Sverige nya koordinater för latitud och longitud.

Se gradindelning.

Störningar

Som alla elektroniska system kan även GPS störas, oavsiktligt eller avsiktligt. "Naturlig" störning har nämnts ovan samt kan ses i bild här bredvid för en mottagare som legat still "på köksbordet" under ett dygn.

Överensstämmande i tid med oroligheterna i norra Europa, bland annat i Ukraina, har tillförlitligheten i GPS-visningen blivit mindre pålitlig. Avvikelsen sedd i Östersjö-området kan plötsligt uppgå till kilometer. Vikten av att ha alternativa, optiska referenspunkter, till exempel fyrar, ökar.

Länkar

• Ur Blänket Nr 2021:3 Satellitnavigation, Tommy Öberg.

Jfr fyrskepp, fyr, radiofyr, riktad radiofyr, pejlstation, radiopejl, markvåg, morsealfabetet, bäring, radiofrekvens, TRANSIT, GPS, D-GPS, Glonass, Galileo, LORAN, Decca Navigator, TORAN, Consol, Epos, radar, racon, radionavigering, Grimeton, telegraf, telefon, gsm, navigering, astronomisk navigation, gradindelning, danskt fyrväsende, teknik, navigation.