Van GPS naar GNSS en de invloed op de duiker Verhandeling tot het bekomen van de titel van 3 ster instructeur, geschreven door Rik Olievier April 2006
Since the beginning of time, human beings have looked to the sky to determine their whereabouts. Traditionally, the Sun and the pattern of fixed stars have been their guides. But now, at the dawn of the second millennium, constellations of manmade satellites have taken over as beacons to guide the way1
1
Bron: www.esa.int
1. 1. 2. 3.
Inhoudsopgave Inhoudsopgave .............................................................................................1 Inleiding ........................................................................................................2 Hoe werkt satellietnavigatie? ........................................................................3 3.1. 3.2.
Het principe van satellietnavigatie .............................................................. 3 De bestanddelen van satellietnavigatiesystemen........................................ 3 3.2.1. 3.2.2. 3.2.3.
3.3.
Meetmethodes voor de afstand .................................................................. 5 3.3.1. 3.3.2.
3.4.
De satellietsystemen ................................................................................ 12 5.1.1. 5.1.2. 5.1.3.
5.2.
5.3.
US NAVSTAR GPS................................................................................... 12 GLONASS ................................................................................................. 13 GALILEO ................................................................................................... 13
SBAS........................................................................................................ 15 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3.
WAAS........................................................................................................ 16 EGNOS ..................................................................................................... 16 MSAS ........................................................................................................ 18
GBAS ....................................................................................................... 18
Nieuwe mogelijkheden van GNSS..............................................................19 6.1. 6.2. 6.3.
Nieuwe types ontvangers ......................................................................... 19 Grotere precisie ........................................................................................ 19 GNSS en noodoproepen .......................................................................... 21 6.3.1. 6.3.2.
6.4.
7. 8.
De absolute plaatsbepaling......................................................................... 9 Relatieve plaatsbepaling ............................................................................. 9
De evolutie naar GNSS ..............................................................................11 De toekomstige componenten van GNSS ..................................................12 5.1.
6.
De satellietfouten......................................................................................... 6 De atmosferische invloed............................................................................ 7 Meerweg interferentie of multipath.............................................................. 9 Fouten te wijten aan de onderlinge stand van de satellieten...................... 9 Selective Availability.................................................................................... 9
Absolute en relatieve plaatsbepaling .......................................................... 9 3.5.1. 3.5.2.
4. 5.
Code metingen ............................................................................................ 5 Fase metingen............................................................................................. 6
Fouten bij de plaatsbepaling ....................................................................... 6 3.4.1. 3.4.2. 3.4.3. 3.4.4. 3.4.5.
3.5.
Het ruimtesegment ...................................................................................... 4 Grondsegment............................................................................................. 5 Het gebruikerssegment ............................................................................... 5
GMDSS ..................................................................................................... 21 Noodoproepen via GSM............................................................................ 22
Ontwikkeling van nieuwe toepassingen .................................................... 23
Besluit.........................................................................................................24 Literatuurlijst ...............................................................................................25
2.
Inleiding
Vele duikers zijn enigszins vertrouwd met het begrip GPS (Global Positioning System). Naast de kantpeilingen is de “GPS” het middel om op zee een duikplaats terug te vinden. Voor wrakduikers op de Noordzee, die weinig vaste referentiepunten zien, is de GPS onmisbaar geworden. De komende jaren zullen er echter grote veranderingen optreden op gebied van satellietnavigatie. Eind juli 2005 is de IOP (Initial Operations Phase) van EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) gestart. De dienst zou volledig operationeel zijn tegen eind 2006. Eveneens in 2006 zullen de eerste satellieten van het GALILEO project in een baan rond de aarde gebracht worden. EGNOS en GALILEO vormen samen de twee peilers van het Europese GNSS (Global Navigation Satellite System). Volgens de aanvankelijk planning zou het systeem volledig operationeel worden vanaf 2008. Amper een halve eeuw vroeger, werd de eerste satelliet in een baan rond de aarde gebracht. In die periode heeft er op gebied van positiebepaling en navigatie een enorme evolutie plaatsgehad. Begin de jaren 60 was het Amerikaanse leger op zoek naar een systeem om op elk ogenblik en op elke plaats op aarde de positie te kunnen bepalen. Na het lanceren van de eerste kunst satelliet, Sputnik 1, in 1957, was het besef gegroeid dat die satellieten konden gebruikt worden voor de plaatsbepaling. Dit leidde, vanaf 1978, tot het lanceren van de eerste tien GPS “ontwikkelingssatellieten”. Tussen 1989 en 1994 werden dan de eerste vierentwintig eigenlijke GPS satellieten in een baan rond de aarde gebracht. Satellietplaatsbepaling was van dan af aan voor iedereen toegankelijk. Maar ook de vroegere USSR, in volle “Koude Oorlog”, was bezig met de ontwikkeling van een dergelijk systeem. In 1982 had het, op zijn beurt, de eerste GLONASS navigatiesatelliet gelanceerd. In de jaren daarna werden eveneens vierentwintig satellieten van de GLONASS constellatie in de ruimte operationeel. Vanaf de tweede helft van de jaren negentig, ontdekken andere doelgroepen de voordelen van de plaatsbepaling via satellieten. Als één van de eerste is het de maritieme wereld die gebruik maakte van de GPS. Aanvankelijk beperkt tot de beroepsvaart, maar gaandeweg heeft ook de pleziervaart de “kleine” GPS ontvangers weten te waarderen. Het duurde dan ook niet lang meer totdat ook de duiksport de mogelijkheden van die revolutionaire plaatsbepalingmethode opmerkte. Steeds meer onderwatersporters kwamen ermee in aanraking. Heden ten dage is de GPS voor menig duiker een onmisbaar instrument geworden. Zo zijn Noordzeeduiken bijna ondenkbaar geworden zonder het toestel die met een tot nu toe ongekende nauwkeurigheid de juiste locaties van de talloze wrakken voor onze kust, weergeeft. In 2000 besliste het Amerikaans DOD (Department Of Defence) dat de selective availability opgeheven werd, zodat een nog veel grotere precisie toegankelijk werd voor het grote publiek. Van nu af ligt de weg open voor het massaal gebruik van GPS in allerhande civiele toepassingen. Dit is echter nog maar het begin van de satellietnavigatie. In de komende jaren zal er een enorme toename ontstaan van allerhande toepassingen. Stilaan spreken we niet meer van GPS maar meer en meer van GNSS (Global Navigation Satellite System)
2
3.
Hoe werkt satellietnavigatie?
3.1. Het principe van satellietnavigatie Plaatsbepaling door middel van satellieten is in feite het bepalen van de coördinaten in een bepaald coördinatensysteem van een punt, onze positie, met behulp van satellieten, waarvan de exacte locatie in dat zelfde referentiesysteem gekend is. De positie tegenover minimaal drie satellieten kan door eenvoudige driehoeksberekening bepaald worden wanneer de respectievelijke afstanden tot die satellieten bepaald zijn.
Figuur 1: Plaatsbepaling door satellieten Bron: Wat men moet weten om zonder zorgen te navigeren met GPS, Nationaal Geografisch Instituut
Deze afstanden kunnen bepaald worden, zoals we de afstand tot een onweer schatten. Door de vertraging te meten tussen het tijdstip dat we de bliksem zien en het tijdstip dat we de donder horen, kunnen we de afstand tot het onweer berekenen door het tijdsverschil te vermenigvuldigen met de snelheid van het geluid. De satellieten verzenden continue, via radiosignalen, hun eigen correcte plaats en precieze tijdstip de ether in. Van die GPS signalen weten we dat ze zich voortplanten aan de snelheid van het licht. De afstand van een GPS ontvanger tot een satelliet kan dus berekend worden door het verschil in tijd tussen het moment van verzenden en het tijdstip van ontvangst te vermenigvuldigen met de lichtsnelheid. Om echter zeer precies dit tijdsverschil te meten, dienen de klokken van de satellieten onderling en die van de ontvanger strikt gesynchroniseerd te zijn. De satellieten worden daarom uitgerust met uiterst nauwkeurige atoomklokken. De ontvanger daarentegen kan de juiste tijd mathematisch bepalen. De tijd samen met de driedimensionale coördinaten X, Y en Z, van de standplaats van de ontvanger, vormen voor die zelfde ontvanger immers vier onbekenden. Dit is wiskundig oplosbaar van zodra de coördinaten en het verzendingstijdstip van het GPS signaal van vier verschillende satellieten gekend is. Een GPS ontvanger kan dus zijn juiste positie bepalen en zijn klok synchroniseren met de atoomklokken van de satellieten door minimaal vier van die satellieten waar te nemen.
3.2. De bestanddelen van satellietnavigatiesystemen Satellietnavigatiesystemen zijn opgebouwd uit drie hoofdonderdelen: het ruimtesegment, het controlesegment of grondsegment en het gebruikerssegment.
3
Figuur 2: De componenten van een Satellietnavigatiesysteem Bron: http://europa.eu.int
3.2.1. Het ruimtesegment 3.2.1.1.
Satellieten
Het ruimtesegment bestaat uit de eigenlijke satellieten die in een vaste baan rond de aarde gebracht zijn. De volledige constellatie wordt gelijkmatig verdeeld over een aantal banen, die gekanteld zijn ten opzichte van de evenaar. Per dag draait een satelliet tweemaal om de aarde. Op die manier is er wereldwijde dekking en kunnen overal een maximaal aantal satellieten waargenomen worden.
Figuur 3: Een impressie van de toekomstige GALILEO constellatie Bron: www.esa.int
4
De satellieten zijn uitgerust met een of meerdere atoomklokken, zenders voor het uitzenden van de navigatiesignalen, een ontvanger die correcties vanuit het grondsegment doorkrijgt en antennes. 3.2.1.2.
Radiosignalen
Alle satellieten zenden permanent meerdere radiosignalen uit. Die signalen bestaan uit een UHF draaggolf waarop binaire codes, ook PRN (Pseudo Random Noise) genoemd, gemoduleerd worden. Die codes bevatten hoofdzakelijk de navigatiedata dat een ontvanger op de grond gebruikt voor een accurate positiebepaling, zoals satellietstatus, datum en tijd, de almanak met de locatie van alle satellieten evenals de door het grondsegment vastgestelde afwijkingen. 3.2.2. Grondsegment 3.2.2.1.
Monitor stations
De monitorstations verzamelen de gegevens van de satellietbanen en de precisie van de atoomklokken aan boord van die satellieten. Deze gegevens worden doorgeseind naar de controlestations. 3.2.2.2.
Controle stations
De controlestations gebruiken de metingen verzameld door de verschillende monitor stations, om het gedrag te bepalen van elke satellietbaan en zijn tijd. Deze voorspellingsdata is gekoppeld aan de data die uitgezonden wordt door de satellieten naar de gebruikers. Het controle segment verzekerd ook dat de GPS satellietbanen binnen de limieten blijven en dat de klokken niet te veel afwijken van het gestelde gedrag. 3.2.3. Het gebruikerssegment Het gebruiksegment bestaat uit de ontvangers die de eigenlijke locatie van de gebruiker zullen bepalen. Deze ontvangers bestaan in allerlei uitvoeringen.
3.3. Meetmethodes voor de afstand 3.3.1. Code metingen Dit is de techniek die in de door ons, duikers, gebruikte ontvangers toegepast wordt. Bij codemeting vergelijkt de ontvanger een duplicaat van de uitgezonden code, gegenereerd binnen in de ontvanger, met de eigenlijke ontvangen code. Uit het tijdsverschil tussen de intern gegenereerde code en de ontvangen code wordt de afstand tussen de ontvanger en de satelliet berekent door dit tijdsverschil te vermenigvuldigen met de lichtsnelheid. Idealiter is het gemeten tijdsverschil exact gelijk aan het verschil tussen het tijdstip ontvangst van het signaal en het tijdsstip van uitzenden door de satelliet. Bij gebruik de C/A (Civilian acquisition) code is de precisie van de afstandsmeting 3 m. Dit actueel toe om met één enkele GPS ontvanger, permanent en quasi onmiddellijk, positie te bepalen tot een nauwkeurigheid van ongeveer 15 m
van van laat een
5
Figuur 4: Codemeting Bron: www.thales-navigation.nl
3.3.2. Fase metingen Meer geperfectioneerde ontvangstapparatuur bezit de capaciteit om na het uitvoeren van de codemeting, de binaire code van het gemoduleerde signaal af te halen om zo de oorspronkelijk draaggolven te herconstrueren. Bij de fasemeting wordt nu het verschil in fase tussen de ontvangen draaggolf en een in de ontvanger zelf gegenereerde golf gemeten. Als we weten dat de golflente ongeveer 20 cm bedraagt en aangezien er bij deze techniek gemeten wordt in fracties van de golflengte kunnen zeer nauwkeurige afstandsmetingen, van een cm-mm grootteorde uitgevoerd worden. Om de fase meerduidigheid, het aantal gehele golfjes, te bepalen moeten echter langdurige metingen plaats hebben. Deze ontvangstapparatuur is daarenboven zeer duur. Deze techniek zal dan enkel gebruikt worden voor gespecialiseerde toepassingen.
Figuur 5: fasemeting Bron: www.thales-navigation.nl
3.4. Fouten bij de plaatsbepaling De nauwkeurigheid van de positiebepaling kent echter bepaalde grenzen. Verschillende factoren zorgen er voor dat de precisie van de systemen beperkt is. In de volgende paragrafen gaan we de belangrijkste van die oorzaken bekijken. 3.4.1. De satellietfouten De satellieten zelf dragen, ondanks dat ze zeer geavanceerd zijn, ook nog bij aan onnauwkeurigheden in het systeem.
6
3.4.1.1.
Klokfouten
De afstand tussen de satelliet en een ontvanger gebeurt dus door meting van het verschil in tijd tussen het vertrek van het signaal in de satelliet en de aankomst ervan in de ontvanger. De satellieten zijn daarvoor uitgerust met uiterst nauwkeurige atoomklokken. Echter ook die supernauwkeurige klokken zullen op de duur verlopen en fouten veroorzaken. Een afwijking van een duizendste van een seconde, een nanoseconde, resulteert al gauw in een fout van ongeveer 300 km op aarde. Het grondsegment observeert het gedrag van de verschillende klokken. Vastgestelde afwijkingen worden geïntegreerd in de door de satelliet uitgezonden codes zodat de ontvanger de nodige correcties kan uitvoeren. Kleine afwijkingen, clock errors blijven nochtans steeds mogelijk en veroorzaken zo een onnauwkeurigheid van enkel meters in de positiebepaling. 3.4.1.2.
Baanfouten
Een tweede bron van fouten in de positiebepaling is de afwijking van de satelliet tegen over zijn voorspelde baan of orbiet. Afwijkingen van die baan zullen op aarde fouten van dezelfde grootteorde veroorzaken. Om die te minimaliseren worden de satellieten permanent door radars in de gaten gehouden. Afwijkingen van de orbiet zullen zoals de klokfouten geïntegreerd worden in het uitgezonden navigatiesignaal zodat een ontvanger deze mee kan verrekenen. Ook hier blijven kleine afwijkingen, ephemeris errors nog steeds mogelijk die een onnauwkeurigheid van enkel meters in de positiebepaling kunnen veroorzaken. 3.4.2. De atmosferische invloed De atmosfeer speelt een grote rol. We hebben aangenomen dat we de afstand tot de satelliet kunnen bepalen door de reistijd van het signaal te vermenigvuldigen met de lichtsnelheid. Dat is helaas niet helemaal waar. De lichtsnelheid is namelijk alleen constant in een vacuüm. Wanneer het signaal door de atmosfeer reist wordt het een heel klein beetje vertraagd. En omdat de atmosfeer van plaats tot plaats en van moment tot moment anders van samenstelling is, zal er dus een afwijking van de positie uit voortvloeien. 3.4.2.1.
De ionosfeer
De ionosfeer is de buitenste laag van de atmosfeer en bevindt zich tussen een hoogte van 50 tot 1000 km. Het ultraviolet licht van de zon ioniseert een deel van de gasmoleculen in de ionosfeer waardoor elektronen vrijkomen. Als gevolg van deze elektrische lading zullen radiogolven bij doorgang door de ionosfeer een vertraging ondergaan, afhankelijk van de graad van ionisatie van de ionosfeer. Deze is niet constant en varieert met de zonneactiviteit. Dit betekent dat de verstoring van een GPS signaal omwille van de doorgang door de ionosfeer sterk kan variëren. Men dient dus op een of andere manier rekening te houden met turbulenties en ionosferische storingen, ook wel ionosferische refractie genoemd. Enerzijds kan de fout gecompenseerd worden door rekening te houden met de gemiddelde afwijking van de snelheid waarmee het signaal reist door de ionosfeer. Deze kan op die manier kleiner gemaakt worden maar niet tot nul teruggebracht worden. Anderzijds is de ionosferische vertraging afhankelijk van de golflengte van het signaal. De vertraging van het radiosignaal is namelijk omgekeerd evenredig met de frequentie. De fout kan dus precies berekend worden door het verschil te meten van de aankomsttijd van twee verschillende frequenties van het GPS signaal. Hiervoor dient het GPS signaal dus op twee verschillend frequenties beschikbaar te zijn en dienen we eveneens te beschikken over een dual frequency ontvanger, die beide frequenties kan ontvangen.
7
3.4.2.2.
De troposfeer
De troposfeer, die zich uitstrekt onder de ionosfeer en juist boven het aardoppervlak, wordt gekenmerkt door een heterogeniteit van de luchtlagen. Het is de laag van de atmosfeer waarin wij leven en waarin de meteorologische fenomenen plaats hebben. Het effect van de troposfeer hangt onder andere af van de hoeveelheid waterdamp tussen de waarnemer en de satelliet. Elektromagnetische stralen die door de troposfeer passeren, zullen afgebogen worden. De fout die hierdoor gemaakt wordt is echter niet afhankelijk van de golflengte, zodat een combinatie van beide draaggolven, in tegenstelling tot het ionosferische effect, geen oplossing zal bieden. Deze fout kan wel worden gemodelleerd in functie van de hoek ten opzichte van het zenit, het punt recht boven het hoofd van de gebruiker. Hoe groter die hoek immers is, hoe langer de afgelegde weg door de troposfeer is en hoe groter de afwijking zal zijn. Dit blijft echter een benadering waardoor de fout nooit volledig weg kan gewerkt worden. Bijkomend zullen de satellieten die in een te grote hoek tegenover het zenit staan en amper boven de horizon zichtbaar zijn, niet in aanmerking genomen worden voor de plaatsbepaling aangezien de afwijkingen voor die satellieten te groot worden.
Figuur 6: De atmosferische invloed Bron: www.thales-navigation.nl
8
3.4.3. Meerweg interferentie of multipath Meerweg interferentie of multipath is het fenomeen waarbij een deel van de draaggolf niet rechtstreeks door de antenne opgevangen wordt, maar onrechtstreeks, door weerkaatsing op bijvoorbeeld nabijgelegen gebouwen of wateroppervlaktes. Sommige ontvangers kunnen detecteren dat ze hetzelfde signaal meermaals ontvangen en ze gebruiken dan alleen het eerst binnenkomende signaal. Het kan echter gebeuren dat er alleen een gereflecteerd signaal bij de ontvanger aankomt en geen signaal dat direct van de satelliet afkomstig is. In dat geval ziet de ontvanger dit als een rechtstreeks signaal en zal daarop zijn positiebepaling baseren. Maar een signaal dat weerkaatst, is langer onderweg, en de berekende afstand tot de satelliet komt hoger uit dan de werkelijke afstand waardoor er een foutieve positiebepaling ontstaat. 3.4.4. Fouten te wijten aan de onderlinge stand van de satellieten Tenslotte is er nog het patroon waarin de satellieten staan ten opzichte van de ontvanger. Staan de satellieten dicht bij elkaar en hoog boven de horizon dan is een minder nauwkeurige plaatsbepaling het gevolg. Staan ze ver uiteen en laag boven de horizon dan is een nauwkeuriger plaatsbepaling mogelijk. Deze fout staat bekend als GDOP of Geometric Dilution of Precision. Meestal zijn er meerdere satellieten boven de horizon dan er minimaal nodig zijn voor een positiebepaling. Een goede GPS ontvanger kiest zelf de satellieten die bij elkaar de beste GDOP configuratie geven en negeert de andere. 3.4.5. Selective Availability Deze laatste is de verstoring dat door het Amerikaanse leger bewust in het GPS signaal gebracht is, zodat iedere mogelijk tegenstrever steeds een minder nauwkeurige plaatsbepaling kan uitvoeren dan de eigen troepen. Dit is inmiddels opgeheven.
3.5. Absolute en relatieve plaatsbepaling 3.5.1. De absolute plaatsbepaling Absolute plaatsbepaling veronderstelt dat de metingen van slechts één GPS ontvanger gebruikt worden om zijn positie in een bepaald referentiestelsel te bekomen. 3.5.2. Relatieve plaatsbepaling In tegenstelling tot de absolute metingen zullen we deze techniek de berekeningen van meerdere toestellen gebruiken. Als twee GPS ontvangers zich niet al te ver van elkaar bevinden, dan zullen de fouten vanwege de satelliet klok, de satellietbanen en de verstoringen door de atmosfeer voor beide ontvangers hetzelfde zijn. Als we nu van één ontvanger, het referentiestation, de exacte locatie kennen, dan kunnen we de fout in de positieberekening bepalen en doorsturen naar de andere ontvanger. Deze tweede ontvanger gebruikt dan deze informatie om zijn positie te verbeteren. De verzamelterm voor deze techniek noemen we DGPS (Differential Global Positioning System) De afstand tussen het vaste station en de mobiele ontvanger noemen we de baseline. Als de baseline groter wordt, zullen de fouten voor beide ontvangers steeds meer van elkaar gaan verschillen en zal bijgevolg de nauwkeurigheid opnieuw afnemen
9
Figuur 7: De relatieve meeting Bron: www.Thales-navigation.nl
Codemeting gecombineerd met correcties afkomstig van een referentiestation met gekende positie kan actueel een relatieve nauwkeurigheid opleveren van ± 2 à 3 m. Toegepast op fasemetingen kan zelfs een nauwkeurigheid bekomen worden 2 à 3 mm in het horizontaal vlak en 6 mm vertikaal. Foutenbron
Orde van grootte bij absolute meting
Orde van grootte bij relatieve meting
Clock errors
0 – 1,5 m
0m
Ephemeris errors
1–5m
0m
Ionosferische refractie
0 – 30 m
0m
Troposferische refractie
0 – 30 m
0m
Multipath
0–1m
0–1m
Selective availibility
0 – 70 m
0m
Tabel 1: De belangrijkste GPS fouten Bron: www.cmtinc.com
10
4.
De evolutie naar GNSS
GPS heeft in tien jaar tijd een enorme invloed uitgeoefend op de maatschappij. De kennis van de exacte tijd en van de precieze lokalisatie verhoogt de efficiëntie van vele van activiteiten. In de transportsector is de GPS niet meer weg te denken. Maar ook tal van andere beroepssectoren, zoals landmeters, geologen, topografen gebruiken satellietplaatsbepaling. De wereldeconomie wordt er steeds meer van afhankelijk, in die mate zelf dat het toegang verlenen tot navigatiesignalen stilaan als een nutsvoorziening aanschouwd wordt. “The experience of GPS has demonstrated the advantages of satellite navigation to the extent that GPS is regarded in the USA as the fifth utility, alongside water, 2 electricity, gas and the telephone.”
Die groeiende afhankelijkheid van GPS is tevens ook de kwetsbaarheid geworden van onze economie. Actueel is er voor de doorsnee gebruiker maar één signaal beschikbaar op één enkele frequentie. Het is duidelijk dat indien dit ene signaal intentioneel of niet intentioneel gestoord wordt, er enorme gevolgen aan vasthangen voor de wereldeconomie. Daarenboven hebben de Amerikanen na het verdwijnen van de USSR immers zo goed als het monopoly over de toegang tot de satellietnavigatie. In een streven naar een grotere onafhankelijkheid van de Amerikaanse goodwill om de GPS signalen ter beschikking te stellen, ontwikkelt Europa sinds 1998 zijn eigen civiel GNSS (Global Navigation Satellite System). Dit systeem is gebaseerd op twee peilers: EGNOS (European Global Navigation Overlay System) en GALILEO. Uiteraard worden hierin de nieuwste technieken en inzichten gebruikt. Intussen bereiken de eerste GPS satellieten ook hun einde levensduur en zijn aan vervanging toe. Die nieuwe satellieten zullen dus ook modernere technieken gebruiken. Anderzijds is er een besef gegroeid dat er betere resultaten kunnen bereikt worden door verschillende systemen te combineren. In de toekomst zullen er dus verschillende systemen gebruikt worden die onafhankelijk, complementair en interoperabel zijn.
2
The European Dependence on US-GPS and the GALILEO Initiative
11
5.
De toekomstige componenten van GNSS
5.1. De satellietsystemen 5.1.1. US NAVSTAR GPS Het US NAVSTAR GPS (NAVigation System for Timing an Ranging Global Positioning System) is het eerste en meest gekende satellietnavigatiesysteem. Met dit systeem werd voor het eerst een wereldwijde plaatsbepaling mogelijk. Het werd ontwikkeld door het US DOD (Department of Defence) voor militaire doeleinden. Op 27 april 1995 werd het gehele GPS systeem operationeel verklaard. Vanwege het toegenomen civiele gebruik van het systeem wordt het nu echter beheerd samen met het DOT (Department of Transportation). In mei 2000 is een einde gemaakt aan door de zogenaamde SA (Selective Availability). Hierdoor is de nauwkeurigheid van GPS op basis van de C/A code van ongeveer 100 m verhoogd tot minder dan 20 m. Het bestaat uit vierentwintig satellieten en drie reserve, die op een hoogte van 20.200 km in zes banen, met een inclinatie van 55 graden, om de aarde draaien. Het oorspronkelijk grondsegment bestaat uit een controlecentrum (GPS Falcon Airbase Colorado) en vijf monitorsites: (HawaiI, Diego Garcia, Florida, Ascension, Kwajalein Deze satellieten zenden radiosignalen uit, die versleuteld zijn volgens een tweetal codes: de P code (Precise code) en de C/A code (Civil Aviation code). De P code is alleen beschikbaar voor militaire toepassingen en wordt uitgezonden op zowel de L1 als de L2 frequentie. Voor civiele toepassing van GPS wordt de minder nauwkeurige C/A code gebruikt, die momenteel alleen op de L1 frequentie wordt uitgezonden. Met behulp van GPS wordt de plaats in het WGS84 coördinaatsysteem (World Geodetic Reference System 1984) bepaald. Het oorspronkelijke GPS systeem is aan het verouderen. Er is dan ook een moderniseringsprogramma opgestart in verschillende fases. In dit moderniseringsprogramma krijgt het civiele gebruik van GPS meer aandacht. Een van de belangrijkste elementen van de modernisering is de toevoeging van nieuwe signalen voor burgerlijk gebruik. Tevens is er een uitbreiding van het controlesegment en een verhoging van de beschikbaarheid van het signaal voorzien. In de eerste fase wordt een nieuw signaal uitgezonden op de L2 frequentie (1227,60 Mhz), aanvankelijk enkel gebruikt voor de militaire P code. Dit signaal wordt bijkomend aan het signaal op L1 frequentie beschikbaar voor het grote publiek en dit voor algemene navigatiedoeleinden. Hiermee zal iedereen de mogelijkheid geboden worden om dubbelfrequentie ionosferische correcties te maken mits hij een dual frequency ontvangers gebruikt. Hierdoor zal ook de nauwkeurigheid, die vroeger enkel toegankelijk was voor militairen beschikbaar worden voor iedereen. In september 2005 werd de eerste satelliet met deze bijkomende capaciteit, gelanceerd. In een tweede fase zal een tweede civiele frequentie (L5) beschikbaar gesteld worden. Dit signaal zal enkel beschikbaar worden voor SOL (Safety Of Life) toepassingen. De eerste satelliet met L5 code zal gelanceerd worden vanaf begin 2007. De drie burgerlijke codes (L1-C/A, L2C, en L5) zullen volledig beschikbaar zijn vanaf 2012.
12
Frequentiegebied:
L1: 1575, 42 MHz L2: 1227,60 MHz L5: 1176,45 MHz
Dekkingsgebied:
Wereldwijde dekking
Nauwkeurigheid:
10-15 m (code) 5-10 m (code, dual frequency)
Tabel 2: Systeemkarakteristieken van de US NAVSTAR GPS
5.1.2. GLONASS GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System) is de Russische tegenhanger van het Amerikaanse GPS. Eind 1995 / begin 1996 werd de volledige constellatie bereikt. Als gevolg van de politieke veranderingen in de voormalige Sovjet Unie en het niet langer voor handen zijn van voldoende fondsen, heeft de vervanging van de satellieten, op het einde van de levenscyclus, echter de nodige vertraging opgelopen. Momenteel is slechts een derde van de constellatie beschikbaar, waardoor wereldwijde plaatsbepaling gedurende 24 uur per dag niet mogelijk is. Gezien de ontwikkelingen in de Russische federatie is het niet te verwachten dat de GLONASS constellatie op korte termijn weer volledig zal zijn. Evenals bij GPS bestaat een volledige constellatie uit 24 satellieten, die in 2 frequentiebanden gecodeerde signalen uitzenden. De satellieten draaien in 3 banen met een inclinatie van 65 graden, op een hoogte van 25.440 km, om de aarde. GLONASS maakt gebruik van het PZ-90 coördinaatsysteem ook wel Sovjet Geodetic System 1985/1990 genoemd, om een plaats te bepalen. Frequentiegebied:
L1: rond 1602 MHz L2: rond 1246 MHz
Dekkingsgebied:
beperkt
Nauwkeurigheid:
25m
Tabel 3: systeemkarakteristieken GLONASS
5.1.3. GALILEO Galileo wordt het eigen Europese satelliet navigatie systeem. Het project werd officieel aangenomen op 26 mei 2003 door de Europese Unie en de ESA (European Space Agency). Galileo is een volledig civiel ontwikkeld en civiel beheerd systeem. Op 28 december 2005 werd de eerste testsatelliet met succes gelanceerd vanaf de Russische lanceerbasis Baikonoer in Kazakstan. Volgens de huidige planning zal Galileo vanaf 2008/2010 volledig operationeel zijn. Bij een volledige constellatie zal Galileo bestaan uit 30 MEO (Medium Earth Orbit) satellieten die in drie banen op een hoogte van 24.000 km rond de aarde zullen draaien. De banen hebben een inclinatie ten opzichte van de evenaar van 56 graden. Van de satellieten zullen er 27 operationeel zijn. De drie overige, een per baan, zijn op hun orbiet in stand-by. De constellatie laat toe dat praktisch wereldwijd een gebruiker de beschikking zal hebben over elf satellieten om zijn positie te bepalen. Het grondsegment zal bestaan uit een netwerk van 14 GSS (Galileo Sensor Stations) voor de monitoring, twee GCC’s (Gallileo Control Centres) en GUS (Gallileo Uplink Stations).
13
De volgende diensten zullen aangeboden worden: −
OS (Open Service) Deze dienst biedt meerdere signalen voor plaats- en tijdsbepaling en zal zonder kosten toegankelijk zijn voor iedereen. Het is van die signalen dat wij, duikers, vooral gebruik zullen maken.
−
CS (Commercial Service) De CS is bedoeld voor een markt die een grotere nauwkeurigheid dan de OS nodig heeft. Dit zal enkel tegen betaling beschikbaar zijn. De signalen zullen daarom vercijferd zijn en enkel mits een toegangscode kunnen gebruikt worden. −
PRS (Public Regulated Service) De PRS zal enkel toegankelijk zijn voor gouvernementele organisaties en zal eveneens vercijferd zijn. Deze dienst is vooral gekenmerkt door een zeer grote beschikbaarheid zodat de overheden in alle omstandigheden en in het bijzonder tijdens crisisperiodes, deze zullen kunnen gebruiken.
−
SOL (Safety Of Life service) De SOL zal vooral gebruikt worden in de transportsector zoals de luchtvaart. De nauwkeurigheid hier zal dezelfde zijn als die van de OS. Het fundamenteel verschil zit hem in de bijkomende betrouwbaarheidscontroles van de signalen. OS
CS
PRS
Dekkingsgebied
wereldwijd
wereldwijd
Nauwkeurigheid h (horizontaal) v (vertikaal)
h = 6,5m Dual Dual Locally frequency frequency augmented v = 12m h = 4m < 1m signals
lokaal
wereldwijd
< 10cm
v = 8m
SOL lokaal
wereldwijd
Dual Locally augmented frequency 4-6m signals 1m
Mono frequency h= 15m v = 35m Beschikbaarheid
99,8%
99,8 %
99 – 99,9 %
Betrouwbaarheidscontroles
Neen
Value-added service
Ja
Ja
Tabel 4: Overzicht van de diensten aangeboden door GALILEO Bron: The Galilei Project, GALILEO Design Consolidation
14
Figuur 8: Het frequentiespectrum van GALILEO Bron: Status of Galileo Frequency and Signal Design
Alle aangeboden diensten worden standaard op meerdere frequenties uitgezonden. De nauwkeurige Dual frequency ontvangers zullen door iedereen kunnen gebruikt worden. Galileo werkt eveneens op de zelfde frequenties als GPS en GLONASS en zal dan ook volledig interoperabel zijn met deze systemen. Als coördinatensysteem zal het ITRS (International Terrestrial Reference System) gebruikt worden. Alhoewel het niet hetzelfde is als WGS 84, is het verschil in de praktijk niet meer dan twee cm. Voor het bepalen van duikplaatsen is dit volledig verwaarloosbaar en kunnen we aannemen dat ITRS en WGS84, voor ons duikers, identiek zijn.
5.2. SBAS SBAS (satellite based augmentation systems) zijn regionale systemen. Ze bestaan uit een aantal grondstations waaronder RIMS (Ranging and Integrity Monitor Stations), MCC’s (Mission Contol Centres) en NLES (Navigation Land Earth Stations). Daarnaast maken ze gebruik van enkel geostationaire satellieten met een vaste positie boven de evenaar. Enerzijds corrigeren zij de bestaande GPS en GLONASS signalen, en in de toekomst eveneens de GALILEO signalen. Dit kan omdat de RIMS hun eigen locatie precies weten en dit dan verrekenen met het signaal dat ze van de satellieten doorkrijgen. Deze data worden dan verstuurd naar de MCC waar de informatie gecollationeerd wordt en er een regionaal correctiemodel wordt opgesteld. Dit model wordt dan in de vorm van een binair signaal vanaf de NLES via de eigen geostationaire satellieten naar de ontvangers gestuurd. De signalen komen overeen met de standaard GPS signalen en worden op de zelfde frequentie uitgezonden. Iedere eenvoudige GPS ontvanger kan dit signaal dus ontvangen. Indien de nodige software in het toestel aanwezig is kunnen de doorgegeven correcties uitgevoerd worden. Deze aanvullende systemen laten dus toe aan vrij eenvoudige ontvangers, zonder bijkomende hardware, relatieve metingen uit te voeren en
15
zo de nauwkeurigheid op te voeren tot een orde van grootte van een zevental meter. Op die manier corrigeren de SBAS de navigatiesignalen die verlopen door atmosferische refractie, clock errors en ephemeris errors. Anderzijds kunnen SBAS ogenblikkelijk informatie bezorgen over de nauwkeurigheid van de plaatsbepaling van een gebruiker. Zo kan die binnen de zes seconden een waarschuwing krijgen indien er een punctueel probleem is met de satellietconstellatie of het signaal en waardoor de nauwkeurigheid niet meer aan bepaalde standaarden voldoet. Dit is vooral van belang waar een exacte plaatsbepaling van levensbelang is, zoals bij de landingsprocedures in de luchtvaart. Actueel bestaan er drie van die regionale SBAS systemen: WAAS, EGNOS en MSAS.
Figuur 9: De SBAS dekkingsgebieden Bron: http://www.environmental-studies.de/Teilflachenbewirtschaftung/EGNOS_WAAS/3.html
5.2.1. WAAS WAAS bestaat in Amerika uit 25 RIMS gepositioneerd over het gehele land en twee MCC’s, gepositioneerd aan beide kanten van Amerika aan de kust. Het systeem bevindt zich sinds januari 2003 in de IOP (initial operation phase). De signalen zijn beschikbaar en kritische navigatieprocedures, zoals voor de luchtvaart, worden nu gehomologeerd. Frequentiegebied:
1575,42 MHz (L1)
Dekkingsgebied:
Gedeelte Stille Oceaan Noord Amerika Zuid Amerika (later) Gedeelte Atlantische oceaan
Nauwkeurigheid:
7m
Tabel 5: systeemkarakteristieken WAAS
5.2.2. EGNOS EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) is een programma van ESA, EC en Eurocontrol.
16
Het EGNOS bestaat uit een netwerk van 47 grondstations en drie geostationaire satellieten (twee Inmarsat-satellieten (AOR-E, IOR-W) en ESA's ARTEMIS telecommunicatiesatelliet). Het systeem is zeer betrouwbaar ontworpen door ervoor te zorgen dat maar één MMC tegelijk werkt en één MMC in stand-by staat voor als er een fout optreedt in het andere station. Er zijn ook maar drie Link-up stations, één per satelliet, gelijktijdig in werking, de andere drie staan in stand-by.
Figuur 10: EGNOS grondsegment Bron: J.C. de Mateo; Status of EGNOS and GALILEO Projects, European Space Agency
Sinds 1 april 2003 was het EGNOS signaal in de vorm van een testbed versie operationeel. De testbed versie was een vereenvoudigde vorm van het eigenlijke EGNOS. In Juli 2005 is de IOP (Initial Operation Phase) gestart. Een EGNOS compatibele ontvanger kan nu het EGNOS signaal volledig ontvangen. Frequentiegebied:
1575,42 MHz (L1)
Dekkingsgebied:
Gedeelte Atlantische oceaan, Europa, Afrika in de toekomst.
Nauwkeurigheid:
7m
Tabel 6: Systeemkarakteristieken EGNOS
17
5.2.3. MSAS MSAS staat voor Multifunctional Satellite Augmentation System. Het is de Japanse versie van SBAS en wordt ontwikkeld door het Japanse Civil Aviation Bureau ten behoeve van civiele navigatie. Frequentiegebied:
1575,42 MHz (L1)
Dekkingsgebied:
Azië
Nauwkeurigheid:
7m
Tabel 7: systeemkarakteristiek MSAS
5.3. GBAS Naast de SBAS zijn er ook talrijke GBAS (Ground Based Augmentation Systems). Dit zijn gelijkaardige systemen waarbij de relatieve of differentiële correcties echter wel doorgestuurd worden vanaf een of meerdere zendstations op de grond. Deze systemen noodzaken meestal wel bijkomende ontvangstapparatuur. Enerzijds zijn er tal van heel specifieke systemen waarvoor soms volledige netwerken uitgebouwd zijn. Anderzijds dreigen dergelijke systemen, met de opkomst van SBAS, in onbruik te geraken voor gewone navigatiedoeleinden. Zo zal de door de duikers wel gekende “DGPS” het moeten afleggen tegen EGNOS.
18
6.
Nieuwe mogelijkheden van GNSS
6.1. Nieuwe types ontvangers Om de nieuwe mogelijkheden van GNSS te benutten zullen we moeten beroep doen op ontvangers die de nodige software bezitten om alle binnenkomende gegevens te verwerken. Actueel zij er reeds SBAS ontvangers op de markt die WAAS en EGNOS compatibel zijn. Deze kunnen dus aan de hand van relatieve metingen en actueel enkel op basis van de GPS signalen vrij exacte plaatsbepalingen berekenen. Dit zijn voor het ogenblik en voor onze gebruiksdoeleinden de meest nauwkeurige toestellen. In de toekomst zullen de drie satellietsystemen volledig interoperabel zijn. Een gebruiker op aarde zal zijn positie kunnen bepalen met een ontvanger die signalen opvangt van gelijk welke combinatie van satellieten behorend tot om het even welke van de drie constellaties. Daar boven op zal die ook de SBAS signalen kunnen verwerken. De standaard ontvanger wordt tevens dual frequency.
6.2. Grotere precisie De GPS ontvangers van de oude generatie, die een absolute code meting uitvoeren op de GPS signalen alleen, hebben een nauwkeurigheid van ongeveer vijftien meter en dit met een waarschijnlijkheid van 95%. Dit wilt zeggen dat een schipper die honderd maal op een wrak ankert, met behulp van dit type GPS ontvanger en in de veronderstelling dat hij geen invloed van stroming en wind ondervindt, 95 maal effectief binnen een straal van vijftien meter van de opgegeven coördinaten zal ankeren. Maar hij zal ook vijf maal buiten die cirkel terecht komen. Een enkele keer daarvan kan zelfs oplopen tot veertig, vijftig meter en meer.
Figuur 11: Horizontale nauwkeurigheid (95%) door de GPS constellatie alleen (in m) Bron: http://europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/intro/future_en.htm
Met de SBAS compatibele ontvangers kunnen we de nauwkeurigheid verbeteren tot een vijf à zeven meter eveneens met een waarschijnlijkheid van eveneens 95%. Dit ligt actueel al binnen de mogelijkheden van de commerciële toestellen. Maar de evolutie zal nog verder gaan.
19
Figuur 12: Horizontale nauwkeurigheid (95%) door de GPS constellatie aangevuld met EGNOS (in m) Bron: http://europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/intro/future_en.htm
Met de toekomstige dual frequency ontvanger, die de signalen van GALILEO, GPS, GLONASS en de SBAS satellieten kan verwerken, zal het mogelijk zijn om binnen een waarschijnlijkheid van 95% een nauwkeurigheid te bereiken van tweetal meter.
Figuur 13: Horizontale nauwkeurigheid (95%) door GPS EGNOS en GALILEO samen (in m) Bron: http://europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/intro/future_en.htm
Binnen enkele jaren wordt het dus mogelijk duikplaatsen met een precisie van twee à drie meter te bepalen. Met een dergelijke nauwkeurigheid wordt het vrij eenvoudig om zelfs de kleinste wrakjes of geïsoleerde wrakstukken te plotten en nadien terug te vinden. We zullen ons niet meer moeten tevreden stellen met het feit dat we de Birkensfels, de Garden City of de Trifels onmiddellijk gevonden hebben. Maar ook vliegtuigwrakjes zoals die van de Stuka, de Messerschmidt of de Wildcat die een spanwijdte hebben van amper tien meter, zullen we gemakkelijk kunnen terug vinden als we eenmaal de precieze coördinaten hebben. Of we zullen zeer nauwkeurig kunnen bepalen bij welk deel of welke opening van een bepaald wrak we ons anker of daallijn willen gooien, op voorwaarde dat
20
we de invloed van stroming en wind terwijl ons anker naar beneden valt, juist gaan inschatten. Dergelijke precisie zal menig duiker weten te waarderen.
6.3. GNSS en noodoproepen Bij ongevallen is het voor de hulpdiensten van groot belang om zo vlug mogelijk de exacte locatie van de noodoproep te bepalen. Het spreekt van zelfs dat er hier voor GNSS een bevoorrechte rol is weggelegd. 6.3.1. GMDSS Op zee worden de noodprocedures bepaald door de voorschriften van de IMO (International Maritime Organisation). De officiële procedures, maar enkel verplicht voor vaartuigen boven de 300 ton, zijn omvat in het GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System). Deze procedures zijn gesteund op o.a. de alarmeringsmiddelen marifonie met DSC (Digital Selective Calling) en EPIRB’s (Emergency Position Indicating Radio Beacon). Zowel de marifoon als de EPIRB’s worden steeds vaker gekoppeld aan een GNSS ontvanger waardoor de precieze locatie van de hulpbehoevende op zee automatisch kan doorgezonden worden. GALILEO zal nog veel verder geïntegreerd worden in het GMDSS. Het lanceren van satellieten is immers een dure aangelegenheid en een satelliet kan voor veel meer dienen dan alleen plaatsbepaling. Alle GALILEO satellieten zullen de noodoproepen van EPIRB’s op 406 Mhz kunnen opvangen en deze doorsturen naar de RCC (Rescue Coordination Centre). Daarmee zullen maar liefst dertig nieuwe satellieten bijgevoegd worden aan de huidige vier LEOSAR (Low Earth Orbit Search And Rescue) en de drie GEOSAR (Geostationary Earth Orbit Search And Rescue). Het beschikbaar aantal satellieten voor GMDSS wordt daarmee, binnen enkele jaren, vervijfvoudigd. Wereldwijd zullen noodoproepen dan ogenblikkelijk kunnen gelokaliseerd worden met een nauwkeurigheid van enkele meters. De GALILEO satellieten zullen daarenboven een nieuwe SAR (Search and Rescue) functie hebben. Via een SAR downlink op 1544 – 1545 Mhz zal een ontvangstbevestiging en bijkomende SAR inlichtingen kunnen teruggestuurd worden naar het noodbaken.
Figuur 14: De GALILEO SAR service Bron: The Galilei Project; GALILEO Design Consolidation
21
Hiermee wordt een bijkomende impuls gegeven aan een veralgemeende invoering van GMDSS en dit ten nadele van de klassieke VHF procedures. Mede door die impuls zal ook de pleziervaart de komende jaren volledig overschakelen naar digitale marifonen en EPIRB’s. Sinds de invoering van GMDSS op 1 februari 1999 is het DSC kanaal 70 voorzien om noodoproepen te lanceren. In een overgangsfase tot 1 februari 2005 bleef de verplichting om uit te luisteren op kanaal 16. Sinds dan is een luisterwacht niet meer opgelegd door de IMO. De meeste kuststations blijven, aangezien te veel pleziervaartuigen nog niet uitgerust zijn met de nieuwe toestellen, wel uitluisteren voor onbepaalde tijd. “Mede op grond daarvan heeft het Directoraat-Generaal Goederenvervoer van het ministerie van Verkeer en Waterstaat besloten dat in Nederland de luisterwacht op VHF kanaal 16 door het Kustwachtcentrum te Den Helder, voorlopig voor onbeperkte tijd, na 1 februari 2005 zal worden gecontinueerd. Met nadruk wordt vermeld dat dit uitsluitend de luisterwacht in Nederland betreft. Wat andere landen 3 in deze zullen beslissen, is niet bekend.”
In geval van een duikongevallen op zee, zijn we aangewezen op de middelen van de scheepvaart om een noodoproep te versturen. Meer en meer vaartuigen worden uitgerust met de nieuwe digitale marifonen en noodbakens. Steeds meer zullen we op zee, als duiker, in contact kunnen komen met dergelijke uitrusting. Anderzijds zullen er ook minder en minder schepen rondom ons zijn die kanaal 16 gebruiken. Indien we verder van een kuststation verwijderd zijn en dus aangewezen zijn op de relay van een noodoproep via andere schepen kan dit zelfs in een van de drukste zeeën waar veel koopvaardijschepen varen, als de Noordzee, problematisch worden. Voor duikers, die regelmatig op zee vertoeven, is het dan ook belangrijk om enige noties te hebben van de actueel geldende voorschriften voor maritieme noodoproepen. 6.3.2. Noodoproepen via GSM
Figuur 15: Noodoproepen via GSM gekoppeld aan GNSS Bron: Galileo Study phase II executive summary
3
Nieuwsbrief nr. 37, Luisterwacht VHF kanaal 16, Kustwachtcentrum (RCC Den Helder)
22
Niet alleen op zee zal, samen met de noodoproepen, automatisch de locatie van de oproeper doorgeven worden. Ook op land wordt er gewerkt om de noodoproepen automatisch te voorzien van de juiste locatie van de oproeper en dit via een GNSS signaal. Dit zal uiteraard in de toekomst misverstanden omtrent de plaats van de oproep helpen vermijden. Zo is al gebeurd dat naar aanleiding van een duikongeval op Schelpenhoek, de hulpdiensten aan het zoeken waren in de haven van Schelpenhoek, enkele km verwijderd van de eigenlijke duikplaats. Het is niet omdat wij duikers, onder ons, weten wat we bedoelen met “Schelpenhoek” dat dit ook duidelijk is voor andere mensen, in casu de hulpdiensten. De integratie van GNSS en GSM zal dergelijke communicatieproblemen helpen vermijden door de exacte plaatsbepaling van de oproeper mee door te sturen.
6.4. Ontwikkeling van nieuwe toepassingen Door de nieuwe evoluties explodeert de markt van de GNSS toepassingen. Deze tendens is reeds gestart in 2003. Dit kunnen we zien aan het groeiend aantal “GPS’sen” in het straatbeeld. Menig duiker laat zich reeds leiden naar de verschillende duikplaatsen aan de Oosterschelde door de lieftallige stem van dergelijk apparaatje. De komende vijftien jaar zal de markt van die GNSS toestellen verder enorm groeien.
Figuur 16: Verwachtte jaarlijkse verkoop van GNSS eenheden (miljoenen) Bron: The Galilei Project, GALILEO Design Consolidation
Enerzijds zal die groei en de bijhorende massale productie van GNSS eenheden de prijs van de toestellen gevoelig doen dalen. Anderzijds zullen er permanent nieuwe toepassingen op allerlei gebied beschikbaar worden. Ongetwijfeld zullen er ook bij zijn voor de duiksport. Zo komen reeds de eerste PLB’s (Personal Location Beacons) voor duikers op de markt. Deze apparaten maken het mogelijk om, eens terug aan de oppervlakte na een duik, een noodsignaal uit te zenden via een SAR satelliet indien men afgedreven is van het vaartuig of gewoonweg vergeten werd. Het zal niet lang duren vooraleer die PLB’s voorzien worden van een GNSS chip die de positie van de afgedreven duiker tot op enkel meters nauwkeurig kan door sturen. 23
7.
Besluit
De nieuwe evoluties van de satellietnavigatie zullen een grote invloed hebben op het alledaagse leven van heel wat mensen. De wereldeconomie kan er niet meer zonder. GNSS wordt een nutsvoorziening en de toegang tot de navigatiesignalen zal binnenkort als een recht aanzien worden. Met de komst van EGNOS en GALILEO verdwijnt ook de monopoly positie van de Verenigde Staten. Vanaf dan zal geen enkel land eenzijdig de nauwkeurigheid kunnen beïnvloeden. De duiksport zal eveneens steeds meer gebruik maken van GNSS. Met ontvangers die gebaseerd zijn op de nieuwste technologieën zullen we nauwkeuriger duikplaatsen kunnen bepalen en vlugger kunnen terug vinden. Maar ook, in geval van ongeval, zullen onze noodoproepen gebruik maken van GNSS. Daarenboven zullen er ongetwijfeld nieuwe toepassingen op de markt komen. Het is aan het duikonderricht om op deze nieuwe evoluties in te spelen en de NELOS duiker , in het kader van zeemanschap, te informeren over de elementaire zaken van GNSS en de toepassingen ervan in de duiksport. Belangrijker is het nog om onze duikers er op te wijzen dat de klassieke VHF noodprocedures op kanaal 16, onder impuls van de opkomst van GNSS, stilaan maar zeker voorbijgestreefd zullen zijn en binnen toch vrij korte termijnen in onbruik zullen raken. In het kader van organisatie moeten we dus onze mogelijke duikverantwoordelijken leren dat, volgens de actueel geldende procedures, de noodoproepen gebeuren via VHF DSC op kanaal 70. Dit is een kwestie van, toekomst gericht, bootduiken op een veilige manier te organiseren.
24
8.
Literatuurlijst
The European Dependence on US-GPS and the GALILEO Initiative; European Commission Carine Bruyninx; Global and European Reference Systems: Theory and Practice; Reference Systems and Geodynamics Department, Royal Observatory of Belgium Carine Bruyninx; Principe van GPS, permanente stations en EUREF; Koninklijke Sterrenwacht van België; 1999 Uitvoeren van GPS-metingen met behulp van Flemisch Positionning Service (FLEPOS); Aanbeveling GIS-Vlaanderen; GIS Vlaanderen ondersteunend centrum J-P Beeckmans; Wat men moet weten om zonder zorgen te navigeren met GPS; Nationaal Geografisch Instituut Safety of navigation; MSC 78/11/5; International Maritime Organisation; 27 february 2004 Veit Oehler, Francesco Luongo, Hans L. Trautenberg, Juan-Pablo Boyero, Jan Krueger, Tanja Rang, Galileo-Industries GmbH; The Galileo Integrity Concept and Performance Galileo Newsletter; Genesis Office Helmut Blomenhofer, Walter Ehret Thales ATM GmbH, Eduarda Blomenhofer, NavPos Systems GmbH; Performance Analysis of GNSS Global and Regional Integrity Concepts Executive Summary; Inception Study to Support the Development of a Business Plan for the Galileo Programme; TREN/B5/23-2001 The Galilei Project GALILEO Design Consolidation; European Commission; 2003 Laurent Gauthier, Javier Ventura-Traveset, Felix Toran; EGNOS Operations and Their Planned Evolution; ESA Bulletin 124; november 2005 Nieuwsbrief nr. 37; Luisterwacht VHF kanaal 16; Kustwachtcentrum (RCC Den Helder) Olivier Onidi; Galileo is launched; European commission Guenter W. Hein, JEremie Godet, Jean-Luc Issler, Jean-Christophe Martin, Philippe Erhard, Rafael Lucas-Rodriguez an Tony Pratt; Status of Galileo Frequency and Signal Design EGNOS Project Status; Navigation New January/February 2005 Maritieme communicatie; Altaïr cursusboek deel 4; Altaïr Vaarschool Syllabus Navigatie NELOS; Aanvullende theoretische benadering van de blauwe farde; 1996 Stef Teuwen; Waar ben ik? Waar bevind zich de eindbestemming? Hoe ver is het nog vooraleer ik mijn doel bereikt heb? Hoelang duurt het nog?; Een verklarend artikel over GPS of Global Positioning System www.esa.int http://europa.eu.int www.thales-navigation.nl www.cmtinc.com
25
