A néhány éven belül induló európai GPS jobb lesz a mostaninál

A katonai felügyeletű amerikai és orosz helymeghatározó rendszerekkel ellentétben kontinensünk civil űrprogramban fejleszti saját navigációs műholdcsaládját. Az európai GPS a helyzetalapú szolgáltatások új korszakát ígéri: a Galileo-rendszer a korszerűbb technológia és a teljes európai lefedettség mellett nagyobb megbízhatóságot is kínál elődjeinél, valamint jogi felelősséget vállal a szolgáltatás hibájából származó károk esetén.

A globális helymeghatározó rendszer (röviden GPS) hétköznapjaink részévé vált. Legelterjedtebb felhasználási módja, a járműnavigáció mellett a GPS-vevős mobiltelefonok is számos "térbeli alkalmazást" kínálnak: a közelünkben lévő éttermek, üzletek megkeresését, az elkészített fotók földrajzi koordinátáinak automatikus tárolását (ez az úgynevezett geotagging), vagy akár saját helyzetünket is megoszthatjuk ismerőseinkkel az internetes közösségi oldalakon keresztül.

Jelenleg két GPS-rendszer működik: az amerikai NAVSTAR és a tervek szerint szolgáltatásokat az idei év végétől nyújtó orosz GLONASS, azonban mindkettő katonai ellenőrzés alatt áll. Ezért indította el az Európai Unió és az Európai Űrügynökség (ESA) a 2000-es évek elején a Galileo-programot, amelynek célja az önálló európai GPS-infrastruktúra létrehozása és polgári irányítású üzemeltetése.

2010 októberétől a program új szakaszába lép: megkezdődik annak a négy műholdnak a felbocsátás előtti tesztelése, amelyekre a keringési pályán végrehajtandó navigációs próbamérésekhez van szükség. A tesztelés szigorú óvintézkedések mellett zajlik majd az ESA technológiai központjában, az Amszterdam melletti ESTEC-ben, ahol helyszíni látogatásunk során Giuliano Gattival, a Galileo-űreszközök gyártási felelősével beszélgettünk a program részleteiről.

Minden kezdet nehéz

Végleges formájában a Galileo GPS huszonhét műholdból áll majd (három tartalékkal), amelyek három közepes magasságú pályán keringenek bolygónk körül, körülbelül 23 200 kilométerre a felszíntől. A program tervezett összköltsége 3,4 milliárd euró, ám az elmúlt évek során komoly pénzügyi nehézségek lassították a megvalósítást. Az Egyesült Államok biztonsági kockázatokra hivatkozva érvelt a hadseregtől független navigációs rendszer ellen, a sokáig nemzetközi partnerként közreműködő Kína pedig úgy döntött, hogy inkább saját helymeghatározó rendszert hoz létre.

A Galileo GPS műholdjai három pályán keringenek majd, 23 200 kilométeres magasságban

A módosított menetrend szerint a Galileo leghamarabb 2014-ben válik használhatóvá - ám kezdetben csak tizennyolc műholdból áll majd, részleges kiépítettséggel és csökkentett funkcionalitással.

Giuliano Gatti elmondta: a nehézségek ellenére a program technológiai fejlesztése jól halad. A 2005-ben, illetve 2008-ban pályára állított GIOVE-A és GIOVE-B kísérleti műholdak adóvevői ugyanis megfelelő minőségben sugároztak és fogadtak minden adástípust a Galileo-rendszer számára kiválasztott összes frekvencia-tartományban, hasznos műszaki tapasztalatokat nyújtva az ESTEC-ben jelenleg tesztelésre váró négy műhold fedélzeti berendezéseinek elkészítéséhez. Ezek felbocsátása és sikeres próbaüzeme után pedig - a program következő lépéseként - további tizennégy űreszköz kerül majd Föld körüli pályára, előreláthatólag 2012-2013 során.

GIOVE-műhold (illusztráció)

A Galileo előnyei és adástípusai

Az európai GPS működési elve megegyezik az amerikai és az orosz rendszerével, de technológiai szempontból korszerűbb azoknál. Jel/zaj aránya nagyobb lesz, s szemben a másik két rendszerrel, kontinensünk északi régióiban is teljes lefedettséget biztosít.

A Galileo eltérő frekvencia-tartományban működik majd, mint a NAVSTAR vagy a GLONASS hálózat, vagyis az egyes rendszerek nem zavarják, hanem inkább kiegészítik egymást - a különböző rendszerű műholdjelek alapján végzett mérések ugyanis kombinált módon is feldolgozhatók. Ehhez persze mindhárom műholdcsalád adását érzékelő GPS-vevőkre van szükség, ám ezek előállítása technológiai szempontból egyszerű feladat.

A Galileo GPS működését bemutató angol nyelvű animáció

A Galileo kezdeti, tizennyolc műholdas állapotában három különböző adástípust sugároz majd. A nyilvánosan elérhető, ingyenes (open) szolgáltatás pontossága körülbelül egy méteres lesz, s ezt bárki használhatja. A hasonló pontosságú, de kódolt közcélú (public regulated) szolgáltatást elsősorban európai rendvédelmi szervezetek számára tartják fenn. A vészjelző (search and rescue) szolgáltatás pedig a bajba jutott személyek segélykérő jeleit fogadja és továbbítja majd egy központi riasztórendszerbe.

A teljes kiépítettség további két adástípust tesz majd lehetővé: a nyilvános életvédelmi (safety of life) szolgáltatást olyan alkalmazások - például légiforgalmi irányítás - számára, amelyek egyébként megbízhatatlan működése emberek életét veszélyeztetné, valamint a kódolt és csak előfizetők által használható, deciméteres pontosságú kereskedelmi (commercial) szolgáltatást.

Utóbbi különleges jellemzője lesz, hogy rendelkezésre állási idejét és megbízhatóságát a rendszert üzemeltető Európai Unió garantálja, vagyis jogi felelősséget vállal a szolgáltatás hibájából származó esetleges károkért. Ez pedig feltehetőleg komoly versenyelőnyt biztosít majd az európai GPS számára - mindenekelőtt az üzleti alkalmazások területén.

Alkalmazási lehetőségek: helyzet-alapú szolgáltatások

A GPS-technológia rendkívül hasznos mindazon feladatok esetén, amelyek megoldásához a térbeli pozíció ismeretére van szükség. Az ilyen, helyzet-alapú szolgáltatások közé sorolható a távoli helyeken bajba jutott személyek megtalálása, a látássérültek tájékozódásának támogatása, tömegközlekedési utastájékoztató rendszer kialakítása, környezetszennyező szállítmányok nyomon követése, mezőgazdasági munkagépek automatikus irányítása, a tengeri áramlások sebességének mérése, állatpopulációk térbeli dinamikájának tanulmányozása, sőt, akár egy üzlet reklámjának kézbesítése a közelben elhaladó potenciális vásárlók mobiltelefonjára.

A helyzet-alapú szolgáltatások rohamtempóban bővülő piacán szinte csak a képzelet szab határt az új fejlesztéseknek, amelyek közül a legötletesebbek minden bizonnyal jövedelmező alkalmazássá válnak. Ki gondolta volna például a Google Maps űrfelvételeket használó keresőfelületének tömeges elterjedése előtt, hogy a lapos háztetők egyszer még értékes reklámhordozó felületek lesznek?

GPS, GIS, távérzékelés

A térinformatika (angolul geoinformatics, röviden GIS) napjaink egyik legdinamikusabban fejlődő informatikai ágazata, a térbeli adatok kezelésével, adatbázisba szervezésével, földrajzi elemzésével és térképi megjelenítésével foglalkozik. A térinformatikai adatgyűjtés korszerű terepi eszközei integrált GPS-vevőt tartalmaznak, így a rögzített információk térbeli helyzetét is automatikusan eltárolják.

A távérzékelés (angolul remote sensing) pedig az űrfelvételek és domborzatmodellek "tudománya", vagyis a Föld felszínéről tényleges fizikai kapcsolat nélkül, elektromágneses sugárzások útján történő közvetett információszerzést végez - s ezáltal nagy területre vonatkozó felszíni adatokat szolgáltat a térinformatikai vizsgálatok számára.
A témakör aktualitását jól jelzi, hogy a következő hetekben egy budapesti térinformatikai felhasználói konferencián, valamint a találó elnevezésű, székesfehérvári Fény-Tér-Kép 2010 konferencián is számos előadás foglalkozik majd ezekkel a kérdésekkel.

Sik András, ELTE Térinformatikai Műhely

* * *

A GPS működési elve

A GPS-műholdak folyamatosan sugározzák fedélzeti atomórájuk időjeleit, saját azonosítószámukat és bolygónk középpontjához viszonyított térbeli helyzetüket. A GPS-vevőkészülék mindezt érzékeli, és a kibocsátás óta eltelt időtartam alapján kiszámítja saját távolságát az éppen látható műholdaktól. Ha egyszerre legalább három műhold adását veszi, meg tudja határozni a szélességi és hosszúsági koordinátáit, vagyis földfelszíni helyzetét (mivel három gömbfelület legfeljebb két pontban metszi egymást). A tengerszint feletti magasság kiszámításához viszont egy negyedik műhold távolságának ismerete is szükséges, ezért ha lehetséges, a vevőberendezések mindig legalább négy mérést végeznek.