Hopp ned til navigasjon Hopp ned til innhold

Hva du bør vite om satellittnavigasjon

Hvordan fungerer satellittnavigasjon?
Vær oppmerksom på mulig signalskjerming
Forstyrrelser fra andre radiokilder
Reflekterte signaler kan gi unøyaktig posisjon
Hva er satellittgeometri?

Satellittnavigasjonssystemer tilbyr posisjonsbestemmelse, navigasjon og tidsbestemmelse (PNT). USA, Russland og Kina opererer hvert sitt globale system, henholdsvis GPS (Global Positioning System), GLONASS (Глобальная навигационная спутниковая система) og BeiDou (i drift rundt 2020).

Slike satellittsystemer går under fellesbetegnelsen GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Alle tre er militære systemer, men spesielt GPS har fått stor sivil betydning. Det europeiske systemet – Galileo – har vart i drift siden 15. desember 2016. Galileo er det eneste systemet under sivil kontroll, eiet og drevet av Den europeiske union (EU).

Hvordan fungerer satellittnavigasjon?

Et satellittnavigasjonssystem består av et satellittsegment (satellitter), et bakkesegment med kontroll- og referansestasjoner samt et brukersegment med mottakere.

Satellittene går i en sirkulær bane, hovedsakelig i omlag 20 000 km høyde. Denne banehøyden er den mest gunstige for en optimal dekning av jordoverflaten.

Bakkesegmentet består av en sentral kontrollstasjon og flere målestasjoner plassert ulike steder på jordas overflate. Disse stasjonene overvåker navigasjonsytelsen og helsetilstanden til satellittene, og sender data tilbake til kontrollstasjonen for prosessering. Deretter sender kontrollstasjonen korrigert informasjon til hver enkelt satellitt som deretter inkluderer oppdatert informasjon som del av navigasjonssignalet eller -meldingen.

Brukersegmentet består av mottakere som beregner sin posisjon basert på navigasjons- og tidssignaler fra satellittene.

 

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" version="5.0-variant ezpublish-1.0"/>

For å fastslå din 3D-posisjon (horisontal og vertikal posisjon) må din mottaker motta signaler fra minst fire navigasjonssatellitter. Mottakeren angir avstanden mellom brukeren og hver av satellittene

ved å måle tiden som signalet bruker for å tilbakelegge distansen mellom satellitten og mottakerens antenne. Den fjerde satellitten brukes for å synkronisere mottakerens klokke med den felles tidsreferansen som anvendes i alle satellittene. Generelt gjelder det at jo flere satellitter som kan anvendes, jo bedre posisjonsnøyaktighet er det mulig å oppnå.

Nøyaktig posisjonsbestemmelse forutsetter en nøyaktig beregning av distansen mellom mottakeren og satellitten, og dette innebærer en meget nøyaktig måling av den tiden radiosignalet bruker på å tilbakelegge distansen mellom satellitten og mottakeren. Fordi radiosignaler beveger seg med lysets hastighet, opereres det med tidsenheter på milliarddeler av et sekund (nanosekund). Et tidsavvik på et nanosekund gir en avstandsfeil på 30 centimeter.

Mottakeren mottar tidsmerkede signaler fra satellitten og sammenligner dem med tid i mottakerens klokke. All tidsinformasjon kontrolleres av presise atomklokker i satellittene. For at et satellittnavigasjonssystem skal gi god ytelse over alt på kloden, må atomklokkene i satellittene synkroniseres med en felles tidsreferanse på bakken.

Vær oppmerksom på mulig signalskjerming

Satellittsignalene er sårbare for skjerming. Mottak av signaler krever mest mulig fri sikt til satellittene. Mottakeren må ha tilgang til minst fire satellitter for å angi nøyaktig horisontal og vertikal posisjon. Signalene kan svekkes når du bruker mottakeren i byområder med høye bygninger (byjuv), i daler og fjorder med omliggende fjell, i tette skogsområder, i nærheten av store konstruksjoner og dersom mottaker holdes nært inntil kroppen. Innendørs og i tunneler vil du oppleve at signalet faller helt bort.

Flere satellittnavigasjonssystemer med flere satellitter redusere sannsynligheten for signalskjerming. Signaltilgjengelighet vil spesielt bli forbedret i bystrøk med høye bygninger, under vanskelige terrengforhold og nær høye konstruksjoner.

Reflekterte signaler kan gi unøyaktig posisjon

I sammenheng med reflekterte signaler brukes ofte begrepet flerveisinterferens respektive på engelsk multipath. Mottakeren mottar en kombinasjon av det opprinnelige signalet med et signal som ble reflektert på en flate i nærheten. En slik flate kan være en bygningsfasade, en bil, en vann- eller snøflate eller andre reflekterende objekter.

Mottakeren registrerer ikke den korrekte «avstanden mellom satellitten og mottakerantennen» og dermed blir posisjonsbestemmelsen unøyaktig. Risikoen for signalrefleksjon er stor i mange brukeromgivelser og konsekvenser er avhengig av brukerkompetanse og kvaliteten på brukerutstyret (mottaker og spesielt antenne).

Flere satellitter vil i liten grad bidra til å redusere sannsynligheten for reflekterte signaler.

Forstyrrelser fra andre radiokilder

Signalene fra satellittnavigasjonssystemer er i utgangspunktet relativt svake. Den lave sendereffekten på satellittene gjør at signalene lett kan forstyrres. Forstyrrelser kan oppstå dersom annet radioutstyr sender på de samme eller nær frekvensene som benyttes for satellittsignalene.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ezxhtml="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/xhtml" xmlns:ezcustom="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/custom" version="5.0-variant ezpublish-1.0"><para>Signalskjerming, flerveisinterferens.</para></section>

Signalskjerming, flerveisinterferens.

 

Hva er satellittgeometri?

 

Satellittenes posisjon på himmelen endrer seg hele tiden og påvirker posisjonsnøyaktigheten. Satellittgeometri sier noe om satellittenes posisjon på himmelen sett fra brukeren. Man skiller mellom god og mindre god satellittgeometri.

En mottaker som bare har fri sikt til fire satellitter som er plassert nær hverandre eller på en rett linje på himmelen, vil ha en mindre nøyaktig posisjon (se bildet til venstre). Fri sikt til satellitter med god spredning over hele himmelen vil gi bedre posisjonsnøyaktighet (se bildet til høyre).

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" version="5.0-variant ezpublish-1.0"/>

Ugunstig satellittgeometri er ikke en statisk situasjon. Etter hvert som satellittene beveger seg i sine respektive baner vil geometrien variere. Flere satellitter med god spredning gir bedre satellittgeometri og dermed forbedret ytelse. Risikoen for tap eller degradering av signaler på grunn av ugunstig satellittgeometri er blant annet avhengig av satellittenes posisjon og skjermingsforhold rundt mottakeren.

 

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ezxhtml="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/xhtml" xmlns:ezcustom="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/custom" version="5.0-variant ezpublish-1.0"><para>Flere satellitter fra flere satellittnavigasjonssystemer vil øke sannsynligheten for gunstig satellittgeometri og dermed for bedre posisjonsnøyaktighet. Bildene viser satellittbanene, sett fra en mottaker på taket av Den Norske Opera i løpet av en time (fra venstre: GPS, GPS + GLONASS, GPS + GLONASS + Galileo).</para></section>

Flere satellitter fra flere satellittnavigasjonssystemer vil øke sannsynligheten for gunstig satellittgeometri og dermed for bedre posisjonsnøyaktighet. Bildene viser satellittbanene, sett fra en mottaker på taket av Den Norske Opera i løpet av en time (fra venstre: GPS, GPS + GLONASS, GPS + GLONASS + Galileo).