GPS rendszerek és felhasználásuk

GPS rendszerek és felhasználásuk A jelenlegi szabatos mőholdas helymeghatározó rendszerek közvetlen elızménye az USA Haditengerészete számára 1961-ben kifejlesztett TRANSIT mőholdas navigációs rendszer, mely polgári felhasználása 1967-ben kezdıdött, s 1994-ben a rendszer mőködésével együtt véget is ért. A rendszer alapvetı célja tengerészeti navigáció volt, de hasznosították geodéziai célokra is, elsısorban olyan globális feladatok megoldására, mint a NAD 83 nevő északamerikai, vagy a WGS 84 nevő globális dátum létrehozása. A TRANSIT rendszer geodéziai hasznosítását hosszú észlelési idı, utófeldolgozás és viszonylag alacsony, 1 m. körüli pontosságok jellemezték. A TRANSIT rendszerben a mérés alapelve az volt, hogy a vevı a földi pont és a mőhold távolságának megváltozását határozta meg egy megadott idıintervallumra a Doppler csúszások segítségével, ezért ezekre a mőholdakra a geodéták rendszerint 'doppleres' jelzıvel hivatkoztak. A TRANSIT-tal egyidejőleg a Szovjetunióban is kifejlesztettek egy mőholdas navigációs rendszert, ezt azonban kizárólag katonai célokra használták és titokvédelmi okokból jellemzıit nem publikálták. Mind a jelenleg mőködı, mind pedig a tervezettek között találunk olyan kispontosságú rendszereket, melyek helyzeti pontossága néhány száz métertıl egy-két kilométerig terjed. Ezek a rendszerek a korábbi repülıgépes illetve hajós impulzusos rádionavigációs rendszerek (SHORAN, HIRAN stb.) mőholdas továbbfejlesztései. Ilyen rendszer pld. az ARGOS, mely két TIROS N meteorológiai mőholdat használ az állatok helyváltoztatásának tanulmányozására. Az állatokra kb. 2 kg. súlyú rádióadót erısítenek, mely 401.650 MHz frekvencián sugároz. a mőholdak veszik a jelet és továbbsugározzák a földi feldolgozó állomásra. A feldolgozó állomás a keresett koordinátákat egy hold vételébıl vezeti le mozgó tárgyak esetében ±800 m, rögzített tárgyak esetében pedig ±300 m középhibával. A mőholdas helymeghatározás geometriai alapelve A korszerő mőholdas helymeghatározó rendszerek a pontok helyzetét térbeli ívmetszéssel határozzák meg. 1. ábra Távolságmérésen alapuló helymeghatározás

2. ábra Háromdimenziós helymeghatározás két távolságmérés esetén 3. ábra Háromdimenziós helymeghatározás három távolságmérés alapján Képzeljük el, hogy egy rögzített pillanatban megmértük álláspontunk és egy mőhold távolságát. Legyen ez a távolság 20 000 km. Egy mérés alapján álláspontunkról csak azt tudhatjuk, hogy valahol azon a gömbön van, amelyet a kérdéses mőholdra mint középpontra 20 000 km.-es sugárral szerkesztünk. Ugyanebben az idıpillanatban mérjük meg a távolságunkat egy másik mőholdtól is. Legyen ez a távolság 21 800 km. Kézenfekvı, hogy álláspontunk rajta van azon a gömbön is, melyet a második mőhold, mint középpont körül 21 800 km-es sugárral szerkeszthetünk. Mivel az álláspontunk mindkét gömbön rajta van, rajta kell, hogy legyen a két gömb metszésvonalaként létrejött körön.ha ugyanebben a pillanatban egy harmadik mőholdtól is megmérjük a távolságot, legyen ez 23 600 km. és elképzeljük a harmadik gömböt is, úgy ez utóbbi két pontban metszi az elsı és második gömb metszésvonalát. A két pont közül a valódi álláspont további mérés nélkül néhány egyszerő szabály figyelembe vételével meghatározható.

Mivel a szatellitamódszerek közül pillanatnyilag egyik sem képes az r irányvektor mindhárom komponensét egyidıben szolgáltatni, ezért ha távolságmérést alkalmazunk, a vevınek egyidıben 3 ismert koordinátájú mőhold távolságát kell mérni. A GPS módszer esetében ez 4 mőhold egyidejő mérését jelenti, mivel negyedik ismeretlenként kezeljük a vevınk órájának eltérését a GPS rendszeridıtıl. Amennyiben ismerjük a mőhold koordinátáit, a vevı koordinátái ugyanabban a koordinátarendszerben számíthatók. A mesterséges holdak koordinátái tetszıleges idıpontra számíthatók a hold által sugárzott jelek kódolt paramétereibıl. Ezek a koordináták geocentrikus, derékszögő X, Y, Z koordináták, melyek a WGS 84 referencia rendszerre vonatkoznak. A GPS mérések eredményeként elsıdleges adatként WGS 84 rendszerben értelmezett geocentrikus, derékszögő X, Y, Z koordinátákat kapunk. Ezekbıl, - a megfelelı transzformációs paramétereket ismerve - tetszıleges dátumra, alaprendszerre vonatkoztatott koordinátákat számíthatunk. A GPS és GLONASS rendszer felépítése A GPS fejlesztésének megkezdését 1972-ben kezdeményezte az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma (US. Department of Defense, röviden DoD). Olyan rendszert szándékoztak megvalósítani mely a szatelliták ismert pozícióiból távolságokat határoz meg ismeretlen helyzető földi, légi, tengeri objektumokra. Elsıdlegesen a rendszer létrehozása katonai célokból történt, de a polgári hasznosítással is számoltak. A rendszer őrszegmense 21 aktív és 3 tartalék mőholdból áll, melyek hat darab 55 o inklinációjú síkban helyezkednek el. Mind a 6 síkban négy mőhold kering 20 200 km. magasan közel kör alakú pályán. 4. ábra A GPS mőhold Ezen holdak neve NAVSTAR, és a Rockwell International gyártotta ıket. Súlyuk az őrben mérve 862 kg, nyitott napelemekkel 5.2 méter hosszúak. Tizenkét óra alatt kerülik meg a Földet, tervezett élettartamuk 7.5 év. Sajnos nem elég ezen mőholdakat körülbelülre kilıni, majd otthagyni. Nagyon pontos koordinátákon kell mozogniuk, hiszen így tudunk majd a Földön is pontos eredményekhez jutni (egy TV mőhold esetében ekkora pontosságra nincs

szükség). Sajnos az őrben ezen mőholdak ütköznek kis törmelékekkel, érik ıket egyéb természeti jelenségek (Nap gravitáció, napszél nyomása, stb.), melyek miatt változtatják pályájukat. Hogy ilyenkor korrigálni lehessen a hibát, öt földi követı állomást építettek fel: Hawaii-on, Ascension Island-on, Diego Garcia-án, Kwajalein-en és Colorado Springs-en. Az állomások módosító jeleket küldenek a mőholdaknak, melyek ezt figyelembe véve a vevık felé is elküldik a korrekciót. 5. ábra A GPS követő állomások elhelyezkedése a Földön A pályákat úgy képzelhetjük el, hogy az egyenlítıt hosszúság szerint 30 o -ként felosztjuk, majd minden egymástól 180 fokra fekvı két osztásponton keresztül fektetünk egy olyan körlapot, mely középpontja egybeesik a föld középpontjával, sugara 26 370 km., s az egyenlítı síkjával bezárt hajlásszöge 55 o. A mőholdak súlya mintegy 750 kg. Ma, a rendszer teljes kiépülése után a föld bármely pontjáról egyszerre 4-8 mőhold 'látható' 15 o -ot meghaladó magassági szög alatt. Az Egyesült Államok által 2000-ig követett 'szelektív hozzáférés' (az eredeti katonai célokkal összhangban az amerikai védelmi minisztérium a szelektív elérhetıség (selective availability, röviden SA) politikáját gyakorolja, ami azt jelenti, hogy esetenként (pld. az öbölháború idején) korlátozza a teljes rendszer használatát a polgári alkalmazóknak) fedınevet viselı politika miatt azonban az amerikai civilek is szerettek volna egy olyan kiegészítı mérırendszerre támaszkodni, mely adatait nem hamisítják mesterségesen. Ezzel magyarázható, hogy az amerikaiak által GLONASS-nak nevezett szovjet (orosz) mőholdas szabatos navigációs rendszer teljessé tételére az amerikai üzleti körök pénzügyi támogatást ajánlottak fel az orosz kormánynak, és amerikai cégek olyan vevık készítését kezdték meg, melyek a méréshez mind a GPS mind a GLONASS mőholdak jeleit felhasználják. 1993-ban 13 mőhold üzemelt a tervezett 21 mőködı és 3 tartalék, összesen 24 mőholdból, melyek három pályasíkban keringenek 19.1 km.-es közepes magasságban. A két rendszer összekapcsolása azért is elınyös, mivel a két rendszer mőholdjai olyan pályákon keringenek, melyek kiegészítik egymást, és biztosítják, hogy a föld minden pontján minden idıben kellı számú, optimális helyzető mőholdat lehessen észlelni.

Az elsı GLONASS mőholdat 1982 októberében lıtték fel. 1995 végéig több mint 70 mőhold került a pályára. A mőholdak súlya mintegy 1500 kg., tervezett mőködési ideje 3 év. A tervek szerint az 1998-tól kezdıdıen felbocsátandó mőholdak tervezett mőködési ideje 5 év lesz.a teljes kiépítésben a 24 darab GLONASS mőhold 19 100 km.-es közel kör alakú pályán kering három pálya síkban, melyek felszálló ága egymástól 120 o -ra helyezkedik el. A pályánként 8 mőhold egyenlı távolságra van egymástól, szélesség szerinti attribútum különbségük 45 o. A pálya inklinációja 64.8 o, egy teljes pálya megtétele kb. 11 óra 15 percig tart. A mőholdak pályáját úgy tervezték meg, hogy egyszerre legalább 5 holdat lásson a felhasználó. A GPS mérés elve A GPS technika a mesterséges holdak által kisugárzott rádiójelek vételén alapul. A GPS holdak fedélzetén elhelyezett oszcillátorok f 0= 10.23 MHz alapfrekvencián mőködnek, rádiójeleket azonban két különbözı frekvencián sugároznak, az L1 és L2 jelőn. Az L1 frekvencia az alapfrekvencia 154 -szerese, az L2 120 - szorosa. L 1ŕ f 1 =154 f 0 = 1575.42 MHz. L 2ŕ f 2 =120 f 0 = 1227.60 MHz. A vivıhullám modulálásakor kétféle kódolást alkalmaznak. A C/A kód ( coarse/acquisition code ) frekvenciája f 0/10, azaz 1.023 MHz - es frekvenciával követik egymást a +1 és -1 értékek. A kódsorozat minden ezredmásodpercben ismétlıdik, és minden GPS hold esetén különbözı. Ez teszi egyértelmően azonosíthatóvá a holdakat. A P - kód (precision code) frekvenciája megegyezik az f 0 alapfrekvenciával, és 266.4 naponta ismétlıdik. A holdak azonosítását itt az teszi lehetıvé, hogy a kód " mintája" minden hold esetében egyedi. A P - kód teljes, 266.4 napos ciklusának 7-7 napos darabját rendelték hozzá egy egy GPS holdhoz. A kód generálása minden vasárnap éjfélkor, a GPS hét kezdetén újra indul. A mesterséges holdakat azonosító PRN ( pseudorandom noise ) szám éppen arra utal, hogy a teljes P - kód melyik egyhetes szakaszát rendelték a holdhoz. Néhány éve új fogalom került a köztudatba, ez az Anti -Spoofing ( A - S). Az Anti Spoofing a P kód titkosítása annak elkerülése céljából, hogy valaki hamis információ sugárzásával illetéktelenül beavatkozhasson a rendszerbe. A titkosítás eredménye az Y kód, melyet csak a titkos konverziós algoritmus ismeretében lehet megfejteni. A jelfeldolgozás alapelvei Eddig a GPS holdak jelsugárzásának módjairól beszéltünk. A felhasználó számára legalább ilyen fontos kérdés, hogy hogyan juthat hozzá a jelek által hordozott információhoz, azaz hogyan mőködik a GPS vevı. A GPS két típusú mérést képes végezni. Az egyik az úgynevezett kód korrelációs technika, amely megkívánja legalább az egyik PRN kód ismeretét, a másik a kód nélküli technika. Minkét eljárás alkalmas a vivıhullám rekonstruálására, így annak fázisa meghatározható. A kód korrelációs technika a modulálatlan vivıhullám mellett a jel többi komponensét (navigációs üzenet, órajel) is megfejthetıvé teszi. Az eljárás alaplépései a következık: referenciarezgés keltése a vevıben a referencia rezgés modulálása az ismert PRN kóddal

az ilyen módon kódolt referencia jel összehasonlítása (korrelálása) a mőholdról vett jellel; a két jel közötti idıeltolódás (D t ) jelenti a mőholdról érkezı hullámok terjedési idejét a kód eltávolítása a vett jelbıl, így a navigációs üzenet dekódolható, majd kiszőrhetı megmarad a modulálatlan vivıhullám, a fázismérés végrehajtható. A GPS mérési adatok valójában távolságok, amelyek a vevıben eıállított, illetve a vett jelek összehasonlításával, idı- és fáziskülönbség mérése alapján határozhatunk meg. A GPS mérés egyutas módszer, amelyet a mőhold és a vevı órajárási hibái befolyásolnak. Ezért a GPSmérte, órahibákkal terhelt távolságokat pszeudo távolságoknak, (pseudorange, áltávolság) nevezzük. A GPS hibaforrásai 6. ábra A GPS hibaforrásai A méréstechnikában, igy a geodéziai mérésekben is megkülönböztetjük a véletlen hibákat vagy zajt szabályos vagy szisztematikus hibákat durva hibákat. Az 5. ábra jól illusztrálja a három hibatípus jellegét. A GPS hibái e három forrás kombinációjából jönnek létre.a zaj a valódi helyzet körüli szóródást idéz elı, végtelen sok mérés esetén a mérések átlaga a valódi helyzetet szolgáltatná. A szabályos hiba minden mérést egy irányba torzít, a mérési szám növelésével az átlagban a torzítás értéke nem csökken. A durva hiba a mérési pontosságot jelentısen meghaladja, szerencsére nem lép föl rendszeresen és a mérési szám növelésével az eredményekbıl kiszőrhetı. A véletlen hibák (zaj) fıként a pseudovéletlen kód kb. 1 méteres zajából és a vevı szintén kb. 1 méteres belsı zajából tevıdnek össze.

A szabályos hibákat a szelektív hozzáférés (SA) és más tényezık okozzák. Ezek közül megemlíthetı A mőhold órák azon hiba részét melyet a földi irányítóközpont nem korrigál. Ez az érték elérheti az 1 m.-t. A mőhold sugárzott koordináta hibái szintén 1 m. körüli értékek. Az atmoszféra alsó 8-13 km.-es tartományában a troposzférában a jel terjedési sebessége függ az idıjárási tényezıktıl (hımérséklet, légnyomás, páranyomás). Ha ezeket nem mérik és nem veszik figyelembe a számítás során, úgy 1 m.-es szabályos hibát okozhatnak. Az ionoszféra, az atmoszféra 50 km.-tıl 500 km.-ig terjedı tartományának hatását a jel terjedési sebességére különbözı modellekkel próbálják figyelembe venni. Mivel azonban ezek a modellek sem tökéletesek bizonyos esetekben 10 m. körüli szabályos hibával terhelhetik a mérést. A GPS jel nem csak közvetlenül a mőholdról, de különbözı tereptárgyakról visszaverıdve is bejuthat a vevıantennába. Mivel a visszavert jel hosszabb utat tesz meg mint a közvetlenül terjedı ez szabályos hibát eredményez, nagysága 0.5 m.-re becsülhetı. A durva hibák több száz kilométeres eltéréseket is eredményezhetnek A földi ellenırzı rendszer számítógépes vagy emberi hibái egy métertıl több száz kilométerig terjedı hibákat okozhatnak. A felhasználók, fıként a rossz dátum beállítással, 1 m.-tıl több száz méterig terjedı eltéréseket idézhetnek elı. Ha a vevık hardvere vagy szoftvere elromlik, tetszıleges nagyságú hiba bekövetkezhet. Tipikus az az eset, amikor a véletlen és szabályos hibák kombinációjaként minden a pontmeghatározásban résztvevı szatellitára 15 m körüli távmérési hiba adódik. Helymeghatározási módszerek A meghatározási módszereket az alábbiak szerint csoportosíthtjuk: - abszolút vagy relatív - statikus vagy kinematikus Az abszolút helymeghatározás egy független, egypontos meghatározás, ahol a koordinátákat kódmérésbıl, pszeudotávolság meghatározásból kapjuk a WGS-84 koordinátarendszerben, a méréssel egyidıben. Ehhez a mérési módszerhez egy vevıkészülék szükséges. A relatív helymeghatározás a pszeudotávolság, vagy vivıfázis szimultán mérését jelenti két vagy több ponton, ugyanazon holdakra. Ehhez a mérési módszerhez legalább két vevıkészülék szükséges. Fázismérésnél a relatív pontosság 1 ppm. A kapott koordináták a referenciaponthoz viszonyított értékek. Statikus mérési módszernél a vevı az észlelés teljes ideje alatt helyben marad, tehát sok fölös mérési eredmény adódik. Kinematikus módszernél a vevıkészülék folyamatosan mozog, fölös mérés nincs. Az abszolút statikus módszernél 1s-os mérési idı alatt a helymeghatározás pontossága valósidejő mérésnél: C/A kóddal: 20-50 m P kóddal: 5-20 m

Ha a mérési adatok feldolgozását késıbb végezzük, és pontos pályaelemekkel számolunk,akkor amegbízhatóság 2-5m lesz. Az abszolút - kinematikus módszerrel 1 ms -os mérési idı alatt a maximálisan elérhetı pontosság 20-50 méter. E pontosság eléréséhez a mozgásban lévı vevınek folyamatosan, szimultán 4 mőholdra kell mérnie. Ez a mérési módszer széleskörően elterjedt a vízi, szárazföldi és léginavigációban. Ezzel a módszerrel a jármővek mozgási pályáját lehet meghatározni. A relatív statikus módszernek van a legnagyobb jelentısége geodéziai szempontból, fıleg fázismérés esetében, mert így érhetı el maximális pontosság GPS -szel. Rövidebb bázisok esetében centiméter alatti. Precíz pályaelemeket használva a pontosság tovább javulhat, elérheti akár a 0.01 ppm -et is.ez a módszer széleskörően alkalmazható alappontsőrítésnél, hagyományos terepfelméréseknél, ipari geodéziában, fotogrammetriában. A relatív - kinematikus módszer alkalmas a vevı útvonalának rövid idö alatt való meghatározására. A mérést egy álló, és egy mozgó vevıvel végezzük. A mérés kezdetekor két ismert ponton abszolút kinematikus módszerrel meghatározzuk a koordinátákat. Ezután az egyik vevıantennát a kezdıponton hagyjuk, a másikkal pedig pontról pontra haladva folyamatos mérést végzünk.egy - egy új ponton megállva, a mérés idıtartama néhány másodperctıl 1 percig terjedhet. Vivıfázis mérésekor az elérhetı pontosság néhány centiméter, kódméréssel néhány méter. Mivel ezzel a módszerrel nagy számú pont gyors és pontos meghatározása lehetséges, nagy jövıje van a geodéziában. Az eredmény megjelenése, azaz a felhasználás szempontjából a módszereket két nagy csoportra oszthatjuk: az elsı csoport tagjai a mérés után gyakorlatilag azonnal szolgáltatják az eredményt, ezek a jelen idejő vagy real time módszerek; a második csoportba azok az elárások sorolhatók, melyek a mérési eredményekbıl utófeldolgozás - post processing során számítják a keresett mennyiségeket (leginkább a koordinátákat). Utófeldolgozásra három okból lehet szükség: 1. egy pont meghatározásához, a nagyobb pontosság érdekében, nagyon sok mérést végzünk, és gyakran, a mőhold helyzetét sem a sugárzott, hanem a GPS ellenırzı központ által pontosított pályaadatokkal kívánjuk figyelembe venni; 2. a mérımőszerben nincs megfelelı szoftver (ettıl az esettıl ma már eltekinthetünk); 3. a meghatározandó mennyiségeket két (vagy több) vevı szimultán észleléseibıl lehet kiszámítani, de a vevık között nincs rádiókapcsolat. Kódfázis mérésen alapuló módszerek Pontmeghatározás pseudo távolságokkal Az elsı alapvetı módszer a pontmeghatározás pseudo távolságok segítségével. Ez a módszer rendszerint jelen idıben szolgáltat koordinátákat. Ha statikus üzemmódban használjuk (a vevı egy ideig a ponton tartózkodik) és nincs szükségünk jelen idejő koordinátákra, úgy a módszer

pontossága eléri az egyméteres szintet. Ez a pontosság még javítható az utófeldolgozásban alkalmazott simító technikák segítségével. A kinematikus pontmeghatározás pseudo távolságokkal (a vevı antenna a gépkocsira van szerelve és azzal együtt mozog) alkalmas arra, hogy a gépkocsi pályáját 10-100 m.-es pontossággal jelen idıben meghatározza. A differenciális helymeghatározáshoz (3.107 ábra) két vevıre és a köztük kiépített adatátviteli (rádió) kapcsolatra van szükség. A bázisállomást ismert koordinátájú pontra állítják, a mozgó állomás a gépkocsiban helyezkedik el. A bázisállomás, mivel ismertek az álláspont koordinátái a mőholdak koordinátáit pedig veszi a navigációs üzenetbıl, ki tudja számolni a mőholdak tényleges távolságát és ugyanakkor meg is méri azokat. A módszer pontossága sok tényezıtıl függ. Ezek közé soroljuk a szelektív elérhetıséget (SA); a javítási üzenetek gyakoriságát; a javítást hordozó rádióhullámok vételi körülményeit; az telepített és mozgó mőszer kód meghatározási pontosságát; a korrekciós jelsorozat típusösszetételét; a visszaverıdések mértékét és hatásuk csökkentését. Összefoglalva a különbözı GPS technikák tulajdonságait alkalmazásukra az alábbi következtetéseket vonhatjuk le: A relatív statikus helymeghatározás a leghatékonyabb eszköze az országos vízszintes alappont hálózat létrehozásának. A gyors relatív statikus technikák alkalmasak az alappont sőrítésre, de a szoftver és hardver magas ára egyelıre hátráltatja széleskörő alkalmazásukat. A differenciális helymeghatározás jól használható az 1:10000, és 1:25000 méretarányú felmérésekben, különösen az úthálózat vonatkozásában, mivel ezen a gépkocsi gyorsan tud mozogni.

A relatív kinematikus helymeghatározás használható nyílt területek nagyméretarányú háromdimenziós felmérésére, de egyelıre az elektronikus tahimetria olcsóbb és eredményesebben használható az ilyen jellegő feladatokban. Ha a GPS vevıt gépkocsiba szerelik ez a módszer is széleskörően alkalmazható a közúthálózati fedvények létrehozására és aktualizálására. A GPS rendszerek felhasználása Az olcsóbb szolgáltatások közé tartozik az egyszerő légi navigáció, a repülıgépek helyzetének meghatározása, a repülıterek megközelítésének a támogatása. Az egyszerőbb GPS rendszereket elsısorban arra lehet használni, hogy a landolás elıkészítését segítsék. Ilyen egyszerőbb eszközök alkalmazása esetén a leszálláshoz mindenképpen szükség van a pilóta aktív közremőködésére. Közúti navigáció: Ma ez a legelterjedtebb formája a GPS felhasználásának. Szinte minden országról van közel 80-99 % közti lefedettség, többségük utca-, sıt, házszám szintő. Ezek a szoftverek lehetnek egy kéziszámítógépre vagy laptopra telepítve, de léteznek az autóba fixen beépíthetı navigációs rendszerek is, amelyeknek kifejezetten ez a céljuk. A fix beépített rendszerek elınye, hogy általában mindhez jár külsı antenna, így jobb vételi lehetıségeik vannak, hátrányuk a néha nehézkes térképfrissítés. Fedélzeti navigáció: Az alapja teljesen megegyezik a közúti navigációval. Többet tud azokban az országokban, amelyek rendelkeznek TMC-vel (Traffic Message Channel). Ennek lényege, hogy a közlekedési információkat egy rádiófrekvencián a nap 24 órájában sugározzák és az erre a technológiára felkészített eszközök figyelembe tudják venni ezeket az útvonaltervezésnél. Például ha egy utcában baleset történt és le van zárva, akkor a navigációs szoftver ezt az utcát automatikusan elkerüli. Ez a szolgáltatás többnyire fizetıs, de sehol nem egy egetrengetı összeg. Kis hazánkban ez a rendszer még nem mőködıképes a cikk írásának idıpontjában, de a kiépítése folyamatban van. Off-road navigáció: Többnyire túrázóknak, túrakerékpárosoknak vagy rallye autóversenyzıknek hasznos alkalmazás, amely a földutakra specializálódott túraútvonalakat tartalmazza. Ilyen alkalmazások léteznek PDA-ra is (Russa, GPS Tuner), de ilyen komolyabb igénybevételre inkább egy strapabíróbb felépítéső Garmin vagy Magellán GPS való, amelyek robosztus felépítésőek, ütés-, por- és cseppálló gumiborításuk van, és többnyire szabványos 1,5 voltos elemekrıl vagy akkumulátorokról üzemeltethetık. Így szinte korlátlan üzemidı érhetı el velük. Vagyonvédelem és flottakövetés: Olyan GPS, amely a pozíciót nemcsak fogadni, de online módon küldeni is képes. Így ha ellopnak egy ilyen eszközzel felszerelt jármővet, azt pillanatok alatt követni lehet otthonról vagy épp a rendırségrıl, egy mezei internet csatlakozással megáldott PC-n keresztül. De nagy fuvarozócégek is nyomon követhetik ezekkel alkalmazottjaikat, hogy a céges autót nem használják-e más célra. Ha egy jármő letér a tervezett útvonalról, egybıl látják a központban, és utána tudnak érdeklıdni a történteknek. Az igényesebb felhasználás körébe tartoznak a geodéziai és térképészeti alkalmazások, a térinformatikai rendszerek létrehozásának támogatása. A GPS rendszer hatékonyan képes segíteni a hagyományos földmérési feladatok megoldását (telekfelmérés, építkezések

helyének meghatározása, vonalas építmények helyének kijelölése), a térinformatikai rendszerek adatbázisainak feltöltését és a térképek készítését. A hagyományos földmérési feladatokon túl egyre nagyobb a gazdasági jelentısége annak, hogy a különbözı közmővekrıl, olaj-, gáz-, víz-, villanyvezetékekrıl, távközlési hálózatokról, épületekrıl pontos információkkal rendelkezzünk. Az ilyen nyilvántartások feltöltését hatékonyan segíti a nagy pontosságú GPS rendszerek alkalmazása. A fenti alapvetı alkalmazások mellett a GPS rendszer többféle egyéb felhasználási lehetıséget kínál. Végül ezek közül sorolunk fel néhányat. A Föld felszínén bekövetkezı lassú változások megfigyelése, a tektonikus táblák mozgásainak vizsgálata. A tektonikus táblák mozgásának elemzése lehetıséget biztosít a Föld korai korszakainak megismerésére, de arra is, hogy a földrengések okait jobban megértsük, illetve hogy azokat pontosabban legyünk képesek elıre jelezni. (40. ábra) A katasztrófa-elhárítás segítése, a szakszolgálatok (mentık, tőzoltók, rendırség) pontosabb informálása, a bevetésirányító rendszer támogatása. Mezıgazdasági alkalmazások a terméshozam növelésére, például a mőtrágya optimális területi elosztásával. A ritka, vadon élı élılények viselkedési módjának tanulmányozása, az élıterek felmérése. A halrajok helyzetének meghatározása, a halászat hatékonyságának növelése. A Föld felszínén lezajló természeti jelenségek megfigyelése (árvizek, gleccserek, óceánok, erdık, atmoszféra, mocsarak stb.). Geodéziai alkalmazások Léteznek úgynevezett lokális, vagyis passzív GPS-hálózatok, amelyeket úgy kell elképzelni mint mobiltelefon-adótornyokat, amik 10 km-re vannak egymástól. Ezt a rendszert röviden OGPSH (Országos GPS Hálózatnak) nevezik. Magyarországon 1153 ilyen pont található. Ha van passzív, akkor valószínőleg kell lennie aktív GPS-hálózatnak is. Van is, ezek kb. 50 km-re helyezkednek el egymástól, ezek szolgáltatják az ipari GPS-eknek a milliméter pontosságú mérést. Az OGPSH létrehozásával a GPS-felhasználók jelentıs elınyhöz jutottak, hiszen egységes koordinátarendszerben, 10 km-es sőrőségben rendelkezésükre állnak a GPSkoordinátával rendelkezı pontok, amelyeket a méréseik bázispontjául használhatnak. Az aktív hálózatnak rendkívüli a tudományos szerepe is. A hálózatban üzemelı vevık mérési adatait naponta, vagy még sőrőbben feldolgozzák, az eredményeket összevetve a korábbiakkal, azonnal kiugrik, ha valamelyik pontban változás áll be. Ezt a technikát hatásosan alkalmazzák a szeizmikusan aktív területeken, mint pl. Japánban, ahol közel 1000 permanens állomást üzemeltetnek, vagy az amerikai Szent András-törésvonal mentén. Galileo-project Az ESA (Európai Őrügynökség) és az Európai Unió az amerikai függıség feloldására tervezte meg saját rendszerét Galileo néven. A Galileo nagy elınye, hogy nem katonai rendszerrıl van szó, ami egyben hátránnyá is vált: kevesebb a pénz, több a vita. Az eredetileg elgondolt 2008- as teljes kiépítettség már régóta csak álom, a tervezett 30-ból napjainkban még mindig csak az elsı mőhold pittyeg árván felettünk. Idén decemberben tervezik a rendszer második tesztmőholdjának fellövését. Ez többek között azért is fontos, mert ha az elsı mőhold idı elıtt elhallgatna, és az ESA-nak nem volna másik, a Galileo rendszer számára fenntartott frekvenciákon sugározó őreszköze, akkor egy idı után elavulna a "frekvenciaengedélye". Az

újraengedélyeztetés pedig újabb csúszást jelenthetne a programban. Vannak, akik azt állítják, hogy ilyen tempó mellett a jövı évtized végére sem lesz életképes rendszere Európának, ám a derőlátók szerint ha egyszer beindul, akkor akár néhány éven belül mőködhet a Galileo. Ha a megvalósítás gyorsaságában nem is, de paramétereit tekintve a Galileo mindenképpen felülmúlná társait. "Ha egyszer kiépül, a Galileo nagyon jó lesz" - állítja Kovács Béla. A mőholdak bárki számára ingyenesen elérhetı jelsorozatával 10 méteres pontossággal lehetne mérni, sıt mivel nem katonai rendszerrıl van szó, akár szubcentiméteres-es adatok lekérdezésére is lehetıség nyílna, bár ezért a szolgáltatásért már valószínőleg fizetni kellene. Galileo mőhold Egy másik elınye, a Navstar kapcsán már emlegetett integritási adat alkalmazása lenne. A Galileo eddig az egyetlen rendszer, amelyet úgy terveztek, hogy akár 6 másodpercen belül jelezné a felhasználónak, ha a korábbi mérés során a mőholdról bármi oknál fogva hibás adat érkezett. A tervezett harminc mőhold a többinél jóval magasabban, 23222 km-en keringene, így jóval lassabban, 14 óra alatt kerülné meg a Földet. BEI DOU - a kínai meglepetés Az év legnagyobb meglepetését a kínaiak okozták. "Azért volt nagy újdonság, amit a kínaiak csináltak, mert egy lokális rendszerbıl indultak ki, és azt kezdték globálissá fejleszteni" - magyarázza Kovács Béla. A történet nem is nyúlik túl messze vissza az idıben. Már 2000-et írtunk, amikor a kínaiak fellıttek két, Kína fölött geostacionárius pályán keringı mőholdat, és ezzel megteremtették saját lokális katonai helyzetmeghatározó rendszerüket. A Göncölszekér kínai megfelelıje, vagyis a "nagy merı" után Bei Dou névre keresztelt rendszer kezdetben kicsit "fapados" módon, kétutas kommunikációval mőködött. A felhasználó (értsd katona) vevıberendezése leginkább egy antennával felszerelt masszív hátizsákhoz volt hasonlatos. Pozíciójának meghatározásához vevıberendezésével kérdést intézett mindkét mőholdhoz, amelyek egymással és egy földi vezérlıállomással kommunikálva végül visszasugározták neki a kiszámított pozícióadatot.

Bár a különbözı források mást és mást állítanak, a legvalószínőbb információk szerint végsı kiépítettségében a Bei Dou 35 holdból áll majd. "A politikusaik azt állítják, hogy 2010-re az egész rendszer mőködni fog, de én ezt nem tartom valószínőnek. Ám semmiképp ne becsüljük le ıket! A motivációjuk megvan hozzá, a Hosszú Menetelés rakéták nagyon jók, az egyre magasabb mőszaki fejlettséget pedig jól mutatja, hogy a mőholdakat lehozták a geostacionárius pályáról 24500 km környékére, és megvan hozzá a technikájuk, hogy ott is tudják tartani" - mondja Kovács Béla. Pár éven belül a Navstar mellé újabb globális helymeghatározó rendszerek épülnek ki. A kérdés az, hogy mi, egyszerő felhasználók, mit tudunk majd hasznosítani mindennapi életünkben a nagyhatalmi versengésbıl. A gyártók már ma is készítenek olyan GPS vevıket, amelyek több rendszer jelét is képesek fogni, igaz, hogy még csak a geodéziai, profi felhasználóknak. De elvileg már vannak olyan államközi szerzıdések, amelyek együttmőködést biztosítanak a rendszerek között, és a jövıben a civilek számára is elérhetıvé teszik a különbözı országok szolgáltatásait. Ahhoz, hogy GPS vevınk mőködjön, egyszerre legalább négy mőholdat kell látnia, függetlenül attól, hogy azok melyik ország rendszerének részei. Nemsokára elıállhat az a bizarr helyzet, hogy egy egyszerő helymeghatározás alkalmával egy amerikai, egy orosz, egy európai és egy kínai mőholddal kerülünk egyidıben kapcsolatba.