VÚGTK 46 576

[What about When High Accuracy Is Cheap?]

Eric Gakstatter. - In: GPS Wld. - ISSN 1048-5104. - Roč.21, č.7 (2010), s.16 : Res. angl. - Lit.2

Abstrakt: Lze předpokládat, že mezi lety 2018 a 2020 bude technologie vysoce přesného, až centimetrového, dvoufrekvenčního GPS (L1/L5) integrována do uživatelské elektroniky, a to za cenu jen několika stovek dolarů. Vychází to zejména z plánů zavádění nových signálů L5 do sys-tému GPS, i evropského Galilea. - Celé číslo časopisu s tímto článkem získáme ve formátu pdf z http://www.nxtbook.com/nxtbooks/questex/gps0710/ .

Družice GPS IIF, vypuštěná v květnu (2010) je první z nové generace satelitů, která v bu-doucnu změní způsoby shromažďování a zpracování dat pro zeměměřictví, inženýrství a stavitelství. Nové možnosti podstatně změní tuto oblasti - a to nepřeháním.

Cena vysoce přesného GPS bude velmi nízká, jak pro měření v horizontálním, tak i ve verti-kálním směru, což dramaticky ovlivní vaše podnikání. Zde jsou důvody.

Nový signál L5, až bude vysílán dostatečným počtem satelitů, významně pozmění přijímače GPS dvěma způsoby:

• Umožní, aby vysoce přesné GPS přijímače byly mnohem levnější a menší.

• Umožní shromažďovat vysoce přesná data způsobem mnohem pohodlnějším pro průměrného člověka.

Současné dvoufrekvenční přijímače GPS dávají centimetrovou přesnost během několika sekund. Ale jsou drahé - ceny začínají na několika tisících dolarů. Původní signál L2 není veřejný (čímž se míní jeho P-kód - a v dalším patrně kódová určování poloh jednotlivých bodů). Od osm-desátých let mnoho chytrých inženýrů pracovalo na využití L2 (navrženého pouze pro vojenské účely) v komerčních přijímačích. Vyvinuté technologie jsou chráněny množstvím patentů - takže je velmi obtížné vyvíjet nové přístroje pro geodézii, řízení strojů, GIS atd.

Na rozdíl od původního L2 je signál L5 veřejný („open“). Jeho specifikace je publikována pro libovolné užití. Každá společnost tedy může bez patentových omezení vyvíjet dvoufrekvenční přijímače GPS (L1/L5), které by byly stejně přesné, a pravděpodobně i přesnější než dnešní dvoufrekvenční přijímače L1/L2. Zvýšená konkurence pak přinese uživatelům nižší ceny a vyšší kvalitu.

Dvoufrekvenční přijímače GPS se budou prodávat za ceny, které si dnes nedovedete předsta-vit, což dovolí zeměměřičům, inženýrům, podnikatelům, lidem GISů, biologům, ekologům atd. a vzdělané široké veřejnosti, získávat velmi levně velmi přesná horizontální a vertikální data.

Pouze omezená dostupnost L5 brzdí tento trend. Někdy mezi roky 2018 a 2020 bude signál L5 vysílat 24 GPS satelitů. Tehdy tu zásadní změnu pocítíme. Ale samozřejmě, konstruktéři GPS přijímačů budou na nich pracovat dlouho před tím.

Následuje úvaha o tom, že dnes jsou kupodivu nejdražšími částmi GPS přijímačů antény, a že budoucí elektronický trh nebude ochoten přijímat velké, neskladné a drahé ($100 - $200) antény pro přesný příjem. A diskutuje o tom, zda moduly GPS, již dnes zabudovávané do mobilních tele-fonů, naznačují možnost i budoucích velmi přesných určení poloh s telefonním podobnými anté-nami - ty ovšem mohou podstatně ovlivnit vykony přijímačů.

Nakonec však uvidíte dvoufrekvenční (L1/L5) technologie velmi přesného GPS v oblasti spotřební elektroniky a za spotřebitelské ceny.

Jiné GNSS

Evropský systém Galileo rovněž používá L1 a L5. Je možné, že by v časovém horizontu 2014 mohly mít USA tucet satelitů GPS vysílajících L1/L5 a také Galileo by mohl mít tucet takto vysílajících satelitů. Jelikož USA a Evropa těsně spolupracují tak, aby se oba systémy mohly bezproblémově společně využívat, bylo by těch 12 družic Galileo totéž, jako 12 družic GPS s L1/L5 (a tedy celkem oněch předpokládaných 24 L1/L5 družic pro 2018-2020).

Rovněž Čína vyvíjí systém Compass/BeiDou. Přestože je Čína velmi tajnůstkářská, pokud jde o její záměry, je možné, že také vypustí nějaké družice, které by mohly přispět k řešení L1/L5. Ale Čína je skutečně „divoká karta“.

L2C

L2C je veřejný signál, podobně jako L5. V současné době ho vysílá sedm družic GPS. Bez uvažování Galilea tedy bude 24 satelitů GPS a kódem L2C dříve, než 24 satelitů s L5. Takže se skutečně někteří návrháři mohou rozhodnout pro vývoj přijímačů pro L1/L2C. Nicméně, Galileo nepodporuje L2, je pravděpodobné že budou i přijímače pro tři frekvence (L1/L2C/L5). Podle mého odhadu se standardem stane L1/L5, neboť třetí frekvence nebude příliš prodejná.

Připomeňme si základní nosné kmitočty některých signálů GNSS: L1=1575.42 MHz, L2=1227.60 MHz (i pro L2C), nový L5=1176.45 MHz, předpokládané frekvence Compassu jsou 1207, 1268, 1561 a 1589 MHz. V jejich okolí je pásmo kmitočtů, produkovaných fázovými modu-lacemi kódů, přenášejících dráhové elementy a jiné informace. Podrobněji viz např. Wikipedii - http://en.wikipedia.org/wiki/GPS_signals#Frequency_information , nebo http://en.wikipedia.org/wiki/GPS_modernization .

Závěry

Nejdříve v roce 2014 a nejpozději roku 2020 bude centimetrová přesnost za pár stovek dolarů v rukou každého. Žádný obor nebude touto technologií ovlivněn více, než zeměměřictví. Pokud odejdete do penze během pěti let, pravděpodobně o tom nebudete muset přemýšlet. Ale pokud vás čeká více let do konce kariéry, měli byste skutečně uvažovat o svém dalším směřování.

Dobrou zprávou je, že je tu více příležitostí, než bylo kdy dříve.