Τι είναι ένα δορυφορικό σύστημα πλοήγησης; Πόσα υπάρχουν παγκοσμίως;

    Συστήματα πλοήγησης όπως το GPS έχουν γίνει αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινής μας ζωής. Μας βοηθούν να οδηγούμε σε άγνωστους δρόμους, να βρίσκουμε το πλησιέστερο Starbucks, ακόμη και να παίζουμε διασκεδαστικά παιχνίδια στο smartphone μας. Ας δούμε τι είναι ένα σύστημα δορυφορικής πλοήγησης, πώς λειτουργεί και ποιες είναι οι εφαρμογές του.

    Το Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού Θέσης (GPS) είναι ένα από τα πιο δημοφιλή και παγκοσμίως διαθέσιμα συστήματα πλοήγησης, που αποτελείται από ένα σύμπλεγμα δορυφόρων που περιφέρονται γύρω από τη Γη. Αρχικά σχεδιασμένα για στρατιωτικές εφαρμογές, τα συστήματα δορυφορικής πλοήγησης έχουν έκτοτε αποκτήσει ευρεία δημοτικότητα στον πολιτικό τομέα, ιδιαίτερα για την οδική πλοήγηση. Τα τελευταία σαράντα χρόνια, πολλές λειτουργίες στην αεροπορία, τα logistics και τη ναυτιλία ήταν αδύνατες χωρίς ένα εξελιγμένο σύστημα πλοήγησης όπως το GPS.

    Η ακρίβεια των συστημάτων δορυφορικής πλοήγησης έχει βελτιωθεί σημαντικά. Οι πρώτες συσκευές είχαν ακρίβεια περίπου 100 μέτρων, ενώ οι τρέχουσες συσκευές μπορούν να επιτύχουν ακρίβεια εντός 1 μέτρου. Η Ρωσία, η Ευρωπαϊκή Ένωση, η Κίνα και η Ινδία έχουν αναπτύξει τα δικά τους συστήματα δορυφορικής πλοήγησης με στόχο την κατάκτηση αυτής της τεχνολογίας και την επίτευξη αυτάρκειας στη δορυφορική πλοήγηση. Ωστόσο, το GPS παραμένει ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα συστήματα πλοήγησης σήμερα, που χρησιμοποιείται από δισεκατομμύρια συσκευές. Οι συσκευές με δυνατότητα GPS λαμβάνουν μόνο σήματα από δορυφόρους και δεν στέλνουν καμία πληροφορία σε δορυφόρους πλοήγησης.

    Συστήματα δορυφορικής πλοήγησης όπως το GPS αποτελούνται από μια ομάδα δορυφόρων που περιφέρονται γύρω από τη Γη σε υψόμετρο 20.000 χιλιομέτρων. Κάθε δορυφόρος φέρει ένα ατομικό ρολόι υψηλής ακρίβειας και εκπέμπει την χρονοσφραγίδα και τις πληροφορίες θέσης του στη Γη. Σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή, οι θέσεις αυτών των δορυφόρων σε τροχιά σχεδιάζονται προσεκτικά ώστε οι συσκευές στη Γη να μπορούν να λαμβάνουν σήματα από τρεις έως τέσσερις δορυφόρους.

    Όταν ο εξοπλισμός λαμβάνει σήματα από διαφορετικούς δορυφόρους, κάθε σήμα έχει μια μικρή χρονική διαφορά. Αυτές οι συσκευές λαμβάνουν συχνά σήματα από τρεις ή περισσότερους δορυφόρους και, συγκρίνοντας τις αποστάσεις, υπολογίζουν με ακρίβεια τη συγκεκριμένη θέση ή τις συντεταγμένες τους.

    Οι δορυφόροι GPS εκπέμπουν συνεχώς την ακριβή τους θέση και την ώρα του ρολογιού μέσω σημάτων ραδιοσυχνοτήτων που ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός. Ο τριγωνισμός απαιτεί τουλάχιστον τρία σήματα από διαφορετικούς δορυφόρους και η θέση του δέκτη μπορεί να υπολογιστεί από τη διασταύρωση των τριών βρόχων σήματος, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. Ο δέκτης χρησιμοποιεί τη θέση και την ώρα του ρολογιού που λαμβάνεται από τον δορυφόρο για να προσδιορίσει την ακριβή θέση συγκρίνοντας τους χρόνους καθυστέρησης των τριών σημάτων.

    Οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ρωσία, η Ευρωπαϊκή Ένωση, η Κίνα, η Ινδία και η Ιαπωνία έχουν αναπτύξει διαφορετικά συστήματα δορυφορικής πλοήγησης. Αυτά τα συστήματα λειτουργούν σε μεγάλο βαθμό με την ίδια αρχή, διαφέροντας μόνο στις ζώνες συχνοτήτων που χρησιμοποιούνται για την εκπομπή πληροφοριών ρολογιού και θέσης.

    1. GPS

    Παρουσιάστηκε από τον στρατό των ΗΠΑ το 1978 και τώρα λειτουργεί από την Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ, αρχικά σχεδιάστηκε ως στρατιωτικό εργαλείο για επιχειρήσεις βάσει θέσης, αλλά έκτοτε χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλές εφαρμογές.

    2. GLONASS

    Το GLONASS είναι το δορυφορικό σύστημα πλοήγησης της Ρωσίας, που εκτοξεύτηκε από τη Ρωσική Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Διαστήματος το 1982. Αρχικά σχεδιάστηκε για να παρέχει υπηρεσίες στη ηπειρωτική Ρωσία, το GLONASS επέκτεινε αργότερα την κάλυψή του προσθέτοντας περισσότερους δορυφόρους, λειτουργώντας σε υψόμετρο 19.100 χιλιομέτρων πάνω από τη Γη. Επί του παρόντος, 28 δορυφόροι βρίσκονται σε τροχιά, με 24 να λειτουργούν κανονικά.

    3. Galileo

    Το Galileo είναι ένα έργο του Ευρωπαϊκού Παγκόσμιου Δορυφορικού Συστήματος Πλοήγησης (GNSS), που ξεκίνησε από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Ο πρώτος δορυφόρος εκτοξεύτηκε το 2005 και επί του παρόντος υπάρχουν 28 ενεργοί δορυφόροι σε τροχιά. Το πλήρες σύμπλεγμα αποτελείται από 30 δορυφόρους (24 λειτουργικοί + 6 εφεδρικοί σε τροχιά), κατανεμημένους σε τρία επίπεδα μεσαίας γήινης τροχιάς (MEO).

    4. BeiDou

    Το BeiDou είναι το σύστημα πλοήγησης της Κίνας, που αποτελείται από δορυφόρους γεωστατικής τροχιάς και δορυφόρους γεωχρονικής τροχιάς. Το BeiDou-1 εκτοξεύτηκε το 2000 με τρεις δορυφόρους σε λειτουργία. Το έργο έπαψε να λειτουργεί το 2012. Το 2012, το σύστημα BeiDou-2 εκτόξευσε 10 δορυφόρους, καλύπτοντας κυρίως την Κίνα και τις γύρω περιοχές. Επί του παρόντος, τα BeiDou-2 και BeiDou-3 είναι λειτουργικά, με 50 δορυφόρους σε τροχιά. Το BeiDou-2 σταδιακά καταργείται και ο αριθμός αναμένεται να μειωθεί από 50 σε 37 μετά από προσαρμογές.

    5. IRNSS

    Το IRNSS είναι η έκδοση της Ινδίας ενός συστήματος δορυφορικής πλοήγησης, που αναπτύχθηκε από τον Ινδικό Οργανισμό Διαστημικής Έρευνας (ISRO), κυρίως για την υποστήριξη στρατιωτικών υπηρεσιών στην Ινδία και την γύρω περιοχή. Το έργο εκτόξευσε τον πρώτο του δορυφόρο το 2013. Επί του παρόντος, υπάρχουν εννέα δορυφόροι σε τροχιά, αλλά μόνο τρεις είναι πραγματικά λειτουργικοί, καθώς οι περισσότεροι είναι αχρησιμοποίητοι λόγω αστοχιών ή δυσλειτουργιών ατομικών ρολογιών. Η πρώτη γενιά εκτόξευσε εννέα δορυφόρους, με οκτώ να εισέρχονται επιτυχώς σε τροχιά. η δεύτερη γενιά εκτόξευσε δύο, με έναν να εισέρχεται επιτυχώς σε τροχιά.

    6. QZSS

    Το QZSS είναι ένα σύστημα επαύξησης και μεταφοράς χρόνου βασισμένο σε δορυφόρους που αναπτύχθηκε στην Ιαπωνία, παρόμοιο με την πλοήγηση GPS, παρέχοντας υπηρεσίες ακριβούς εντοπισμού σε συγκεκριμένες περιοχές. Επί του παρόντος, υπάρχουν 5 δορυφόροι σε τροχιά.

• Οδική και σιδηροδρομική πλοήγηση
• Υπηρεσίες logistics και ναυτιλίας
• Θαλάσσιες Εφαρμογές
• Στρατιωτική και Εμπορική Αεροπορία
• Γεωργία ακριβείας
• Αυτόνομη οδήγηση (αυτοκίνητα χωρίς οδηγό)
• Λειτουργία drone
• Εφαρμογές ασφάλειας και παρακολούθησης
• Παρακολούθηση και διαχείριση στόλου
• Διαδραστικά Παιχνίδια
• Επιχείρηση έρευνας και διάσωσης
• Ιατρικές εφαρμογές (παρακολούθηση ασθενών που χρειάζονται ειδική φροντίδα)
• Προγνώσεις καιρικών φαινομένων και εκπομπές
• Διαχείριση Καταστροφών

• Η ακρίβεια μπορεί να είναι περιορισμένη λόγω ατμοσφαιρικών συνθηκών.
• Άλλες πηγές ραδιοσυχνοτήτων μπορεί να διαταράξουν την υπηρεσία GPS.
• Μια δυσλειτουργία στο ατομικό ρολόι στον δορυφόρο θα μπορούσε να οδηγήσει σε λανθασμένες πληροφορίες θέσης.