Hva er GNSS?

Begrepet GNSS (Global Navigation Satellite System) er et standarduttrykk som dekker over satellittbaserte systemer som anvendes til navigasjon og posisjonsbestemmelser overalt på jorden. I løpet av det kommende tiåret vil det være nærmere 130 navigasjonssatellitter i drift med de planene som finnes og de som kommer i USA, Europa, Russland, Kina og Japan.

GPS

GPS (Global Positionering System) er et verdensomspennende system til posisjonering. Systemet bygger på avstandsmåling til spesielle navigasjonssatellitter. Utviklingen av GPS ble startet av U.S. Department of Defence – Det Amerikanske Forsvarsministerium – i 1973 under navnet NAVSTAR GPS. Systemet ble primært utviklet til bruk for det Amerikanske militæret, men kan også benyttes sivilt. Systemet overvåkes og styres fra en hovedkontrollstasjon i Colorado Springs i USA. Kontrollstasjonen har forbindelse med satellittene via 5 bakkestasjoner langs ekvator.

Romsegmentet består av 30 satellitter (2005), hvor 24 satellitter skal være aktive fordelt på 6 ulike sirkulære baner i ca 20.200 km høyde og helningsvinkel på 55˚ i forhold til Ekvator. Fordelingene av satellitter er gjort slik at det alltid skal være minst 4 satellitter synlig samtidig overalt på jorden, men ofte er det mange flere synlige til enhver tid. Satellittene har en omløpstid rundt jorden på 12 timer regnet i stjernetid. Et stjernedøgn er ca 4 minutter kortere enn et døgn målt på jordtid, dvs at omløpstiden er ca 11 timer og 58 minutter, og at satellitten sett fra jorden har den samme plasseringen etter på himmelen etter ca 23 timer og 56 minutter.

Hver satellitt sender ut signaler på frekvensene 1.575,42 MHz og 1.227,60 MHz. På disse signalene er det kodet informasjon som gjør det mulig for en mottaker, uansett plassering på jorden å angi posisjon i tre dimensjoner (X, Y og Z), samt hastighet og nøyaktig tid. Posisjonen bestemmes ved å måle tiden for overføring av signaler fra de ulike satellitter og til mottakeren. I og med at satellittenes posisjon og signalenes forplantningshastighet er kjent, kan avstanden til satellittene beregnes.

Det finnes flere forskjellige leverandører av GPS i forskjellige typer, ettersom behov og formål man skal benytte dette til. Med billige GPS mottakere kan man oppnå en nøyaktighet på ca 6 meter i grunnriss, dvs nøyaktighet oppgitt i spredning betyr at man er 68,3 % innenfor angitt spredning. Dyrere mottakere oppnår ved hjelp av basestasjoner en nøyaktighet innenfor noen få centimeter, dvs nøyaktighet oppgitt i spredning her betyr at man er 95,4 % innenfor angitt spredning.

GLONASS

GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System) er et russisk navigasjonssystem som opererer etter nesten samme prinsipper som GPS. Baneparametere, frekvens og koder er noe annerledes slik at man ikke umiddelbart kan bruke samme mottaker.

En vesentlig forskjell er at satellittene i GLONASS-systemet sender på sine egne frekvenser. På L1 er frekvensen 1.602 + (n_*0,5625) MHz og på L2 er frekvensen 1.240 + (n_*0,5625) MHz, hvor n angir det spektrum som tildeles den enkelte satellitt. GLONASS er dimensjonert for 24 satellitter fordelt på 3 ulike sirkulære baner med en helningsvinkel på 64,8˚ og en banehøyde på ca 19.130 km.

Den første GLONASS-satellitten ble sendt opp i 1982 og det finnes i dag 13 operative satellitter. Etter planen skal GLONASS ha full dekning i 2010.

Det er GPS mottakere som håndterer både GPS og GLONASS signaler. Disse mottakerne er spesielt interessante i områder hvor dekningen blokkeres av f.eks høye bygninger, fjell eller trær. For Nord-Norge som har høye breddegrader i forhold til GPS-satellittene vil GLONASS bli brukt her, dette vil medføre flere satellitter og sannsynligvis kunne motta flere signaler til en god posisjonsbestemmelse.

GALILEO

GALILEO er så langt en sivil tjeneste som et europeisk alternativ til GPS og GLONASS. Satellittene vil gi samme type navigasjonssignaler som fra GPS og navigasjonsenhetene skal kunne bruke samme signal fra satellittene i begge disse systemene. GALILEO vil ikke kunne slås av i en eventuell krigssituasjon slik som GPS satellittene kan gjøres av det amerikanske forsvaret.

GALILEO har en viktig forskjell hvor de har en søke- og redningsfunksjon som satellittene vil være utstyrt med. Dette innebærer at hver satellitt er utstyrt med en installasjon som vil sende signaler fra brukere som er i nød til en redningssentral som vil sette i gang en redningsaksjon. Brukeren skal få igjen et signal om at nødsignalet er mottatt og at hjelpen er underveis.

Satellittbanen til GALILEO vil få en helningsvinkel på 56˚ og en banehøyde på ca 23.600 km. Den første GALILEO satellitten ble sendt opp desember 2005 og innen 2008 skal alle 30 satellitter være operative dvs 27 operative satellitter og 3 reserve.

Plasseringen av banene til GALILEO har også stor betydning for norske brukere. Dette vil gi en forbedring i nøyaktighet av målingene som gjøres spesielt i storbyområder og daler når omløpet av satellitter vil gi bedre tilgang.

Beidou og COMPASS

Det kinesiske navigasjonssystemet Beidou 1 er en løsning med geostasjonære satellitter som gjør at dekning er regional og tenkt at skal dekke Kina eventuelt andre områder i Asia. Beidou 1 bruker fire geostasjonære satellitter som ble skutt opp oktober og november 2000, mai 2003 og februar 2007 med en helt egen teknologisk løsning som gjør den ukompatibel med det amerikanske GPS-systemet.

Kinas plan for et operativt system Beidou 2 eller COMPASS innebærer en omlegging av den grunnleggende teknologien. Det betyr at de nye satellittene skal plasseres samme type bane som GPS-satellittene og signalene skal legges om til noe som er nærmere GPS-signalene, det samme skal skje med posisjonsberegningen. Frem til nå er det skutt opp en satellitt i april 2007 for COMPASS, men for at dette skal bli et operativt system må det sendes opp ytterligere 30 satellitter. Beidou 2 eller COMPASS-systemet antas å kunne bli et globalt alternativ til blant annet GPS, GALILEO og GLONASS.

Et viktig mål for Kina er at landets egne brukere skal ha tilgang til både GPS og Beidou, derfor har Kina signalisert at man er interessert i et internasjonalt samarbeid rundt Beidou og forholdet til de andre satellittsystemene.

Kinesiske myndigheter har antydet at Beidou 1 vil bli operativt på regionalt nivå (ikke bare Kina) i løpet av 2008/2009. Beidou 2 vil være operativt og dekke hele Asia innen 2010.

Quazi Zenith Satellite System 

Japansk system som er i ferd med å utvikle et eget regionalt system på tre satellitter skal være bekymret for de kinesiske planen, blant annet av hensyn til egen nasjonal sikkerhet.