4.2 GPS systemets oppbygning

Satellitter og stasjoner Innstilling av GPS Begrensninger ved bruk av GPS Andre systemer enn GPS

Etter gjennomført opplæring skal deltakerne  kjenne til GPS-systemets oppbygning  kunne foreta riktig innstilling av GPS før bruk  kjenne til begrensninger ved bruk av GPS

24 satellitter kretser rundt 20.000 km over jorden. 21 av disse er i bruk. Tre av satellittene er reserve.

Jordstasjonene beregner og sender kontinuerlig satellittenes nåværende og kommende posisjon opp til disse sammen med et tidssignal.

GPS-en mottar posisjon og tidssignal fra satellittene og beregner egen posisjon ut fra avstandsberegning til flere satellitter med kjent posisjon.

Systemet er oppbygd av det amerikanske forsvaret, men åpnet for sivilt bruk. Systemets opprinnelige navn er NAVSTAR (Navigation System Using Timing and Ranging) Global Positioning System, og forkortes i dagligtale til GPS:

Denne forteller nåværende og fremtidige (de neste 24 timer) posisjoner til satellittene. Almanakken lastes ned fra satellittene.

Hvis GPS-en ikke har vært slått på det siste døgnet er den «kald». Almanakken må da lastes ned. Dette kan ta opptil 15 minutter.

Når mottakeren har kontakt med minimum fire satellitter, er nøyaktigheten 6 – 15 meter, i praksis 10 – 15 meter. Jo flere satellitter, jo bedre nøyaktighet.

Tidligere (inntil mai 2000) var nøyaktigheten på ca. 100 meter. Dette skyldtes «SA» (Selective Availability). Dette er en kode som det amerikanske forsvaret hadde lagt inn på GPS-systemet for å gjøre dette mindre nøyaktig for sivilt bruk. Uten SA er GPS til sivilt bruk blitt betydelig mer nøyaktig. SA kan bli slått på igjen.

Som høydemåler er nøyaktigheten normalt ikke bedre enn 50 – 100 meter.

Dette er et utbygd system av GPS hvor mottakeren er mer komplisert. I tillegg til å motta posisjon fra satellitter mottas også signal fra en bakkestasjon. Dette gir en nøyaktighet på 0 –5 meter og brukes blant annet i kommersiell skipsfart.

Før GPS tas i bruk må mottakeren innstilles til riktig bruk!

UTM1 WGS 842

Meter3

Magnetisk4

UTM-systemet:  Da kart tegnes som om jorden er flat (det er den jo ikke!), er det nødvendig å «jukse» for å få alt til å være riktig på kartet  UTM-projeksjonen er en måte å tegne kart på hvor jordoverflaten inndeles i 6º-soner eller sonebelter (som appelsinbåter)  UTM betyr «Universal Transversal Mercator»

Rutenettet i UTM-systemet:  Sonene i UTM-systemet inndeles i kvadrater (koordinatsystem) med sidelengde 100 km.  Kart tegnes med ulik rutestørrelse avhengig av målestokk

I M-711- serien er sidelengden 1 km.  Sonebelter og 100 km ruter har bokstavbetegnelse som vi i daglig bruk kan se bort fra  Alle ruter uansett størrelse er tilordnet et tall. En posisjon i UTM er et sett koordinater tilsvarende et vanlig koordinatsystem fra matematikken  Vi velger hvor mange tall vi vil ha med  Vi trenger ikke angi tallet for rutene med sidelengde over 100 km (så store aksjoner har vi heldigvis sjelden!) og ruter mindre enn 100 m (mer presist trenger vi ikke angi posisjoner)

Røde Kors Hjelpekorps bruker UTM!

 Datum er en standard for hvordan rutenettet festes til terrenget. Ulik datum gir forskyving av koordinat. Alle må derfor bruke samme datum.  En standard som brukes globalt i dag er «Geodetisk datum» eller «WGS 84».  Tidligere ble lokale (nasjonale) datum brukt (Eksempel: ED-50).  Nye kart bruker WGS 84. (Blått rutenett)  Gamle kart, f.eks. de over Svalbard, bruker ED-50 (svart rutenett)

Vi sjekker kartet før innstilling. Vanligvis WGS 84!

En GPS kan regne med ulike lengdestørrelser, for eksempel:  Metrisk – avstand i meter, fart i km/t  Nautisk – avstand i nautiske mil, fart i knop  Miles – avstand i miles, fart i mp/h

Røde Kors Hjelpekorps bruker Meter!

GPS-en kan innstilles til å regne med forskjellige typer misvisning. Da vi kombinerer bruken av GPS og kompass, innstiller vi GPS på magnetisk nord-referanse. Hvis vi da ønsker å ta en kompassretning fra GPS og legge in på kompass, må vi ikke korrigere for misvisningen.

Røde Kors Hjelpekorps bruker magnetisk nordreferanse!

Tett på klipper, hus etc. forvrenges og reflekteres satellittsignalet, eller det skjermes for det. Dette medfører at nøyaktigheten på posisjonen blir dårligere.

GEOID  Globalt havnivå ELLIPSOID  Teoretisk matematisk modell av jordoverflaten

GEOID brukes på M-711 kart. ELLIPSOID brukes av GPS.

Avvik kan være opp til +/- 85 meter.

GPS erstatter ikke kart og kompass, men er et nyttig supplement! Retningsvisning beregnes i de fleste modeller ut fra de siste posisjoner. Det krever at vi er i bevegelse og at vi holder GPS-en slik at den peker i marsjretningen mens vi går. Nyere modeller har innebygd elektronisk kompass som bruker jordens magnetfelt. Da får vi rett visning uavhengig av fart og bevegelse.

Du kan gå tom for strøm. I kulde blir batteriene raskt tomme og LCD-displayet har langsom oppdatering og/eller forsvinner.

Ekstra batteri må medbringes! GPS-er som er montert på kjøretøy kan også hente strøm derfra. Man bør derfor vite hvordan man kobler til ekstern strømkabel, normalt via USBporten.

De enkelte batteritypene vil også ha en viss betydning på bruken av GPS. Garmin anbefaler bruk av Lithium eller oppladbare Nimh-batterier. De fleste benytter likevel alkaliske batterier, som er billige i innkjøp og relativt stabile i bruk. Husk å sjekke at det er samsvar mellom batteritypen som er brukt i GPS-en og det som er oppgitt i systemet.

Signal kan skjermes og forvrenges av terreng, vegetasjon og bygninger.

Både software og hardware kan inneholde feil som slår til på kritiske tidspunkt. Å ha to eller flere GPS-er i laget vil være en fordel for å avdekke slike feil.

GPS-ens høydemåler og kompass kan være unøyaktig, særlig på eldre modeller. GPS-en bør kalibreres før bruk eller ha en autokalibreringsfunksjon.

I tillegg kan de enkelte modellene har spesifikke begrensninger sammenlignet med andre. Hjelpekorpset bør derfor ha så få modeller som mulig å velge mellom.

Det er menneskelig å gjøre feil – trykke feil, tenke feil og i det hele tatt… Derfor bruker vi GPS som et supplement til kart og kompass!

Det finnes flere globale navigasjonssatellitt-systemer (GNSS):

GLONASS er det russiske (opprinnelig sovjetiske) GPS-systemet, som har vært operativt siden 1995. De fleste GPS-er og mobiltelefoner produsert etter 2011 har støtte for GLONASS.

Kinesiske Baidoo er foreløpig kun tilgjengelig i og rundt Kina, men vil fra 2020 også være tilgjengelig globalt.

Galileo er et EU-støttet globalt GPS-system som vil bli operativt i 2020. Norge er med i utviklingen av Galileo.

I tillegg jobber andre land som India og Japan med sine egne systemer for satellittnavigasjon.

I framtida vil de fleste GPS-er ha støtte for flere systemer, noe som gjør de mer driftssikre og nøyaktige, og mer uavhengige av politikk.