GNSS - satellitnavigeringssystem

Historik och utvecklingstrender  
Beskriver utveckling av GPS-programmet från början av 70-talet fram till idag. Utveckling­strenderna och driv­krafterna som har varierat under åren och förskjuts från militärt till civilt. 

Översiktsbeskrivning för GNSS
Kort genomgång av de satellit­navigerings­­system som idag finns operativt eller kommer att finnas inom en snar framtid. 

Grundprincip för positionsbestämning  
Förklaring av hur positionsbestämning med avstånds­mätningar fungerar och hur detta har realiseras för satellit­baserade system med tidmätningar mellan sändare och mottagare.  

Systemkoncept och uppbyggnad  
GPS konceptet bygger på tre delar  Rymd­segment, användarsegment och mark­segment (över­vaknings­segment). Respektive segment beskrivs och förklaras. Samtliga satellit­navigerings­system byggs upp samma sätt. 

GPS-satellitsignaler  
GPS-satelliterna sänder ett flertal signaler med specifika egenskaper som baseras på CDMA teknik. Beskrivning av hur GPS-signalerna är uppbyggda. 

Principer för signalbehandling  
En GPS-mottagare utför flera steg av signal­behandling för att kunna hitta och använda GPS-signalerna och därefter kunna bestämma dess position och tid. Förklaring av hur signal­behand­lingen utförs och hur detta påverkar använd­ningen av en GPS-mottagare. 

Beskrivning av mottagare  
En GPS-mottagare består idag av två princip­iella delar en analog radio mottagare och en digital del som utför signal­behandling och presentation mot användaren (MMI). 

Felkällor  
Under goda förutsättningar ger GPS hög tillgäng­lighet och noggrannhet. Men en GPS-mottagare påverkas av flera yttre förutsätt­ningar som medför att noggrannhet och tillgänglighet kan försämras markant. Satellit­signalen passerar genom jordens atmosfär och påverkas av både jonosfären och tropos­fären. Flervägs­utbredning är ett annat fenomen som kommer att påverka en GPS-mottagare negativt. 

Korrigering av felkällor  
Ett flertal metoder och tekniker kan användas för att motverka försämringen av prestanda. Beskrivning av dessa ges. 

Stadsmiljö  
Användningen av GPS-mottagare i stads­miljöer ökar kontinuerligt. Detta kan dels vara integrerat i mobil­telefoner och dels fordons­navigations­system. En stadsmiljö är en svår miljö för en GPS-mottagare. Detta på grund av att satellit­signalerna blockeras (ej fri sikt) av byggnader, signalerna dämpas och signalerna kommer att reflekteras mot byggnaderna (så kallad flervägs­utbredning). Men inom en stadsmiljö kan kraven på tillgänglighet och noggrannhet från användaren vara stora. 

Användning av GPS i stadsmiljö och inomhus (t.ex. AGPS och HSGPS)  
GPS används mer och mer i stads­miljöer och inomhus som är mycket svåra miljöer på grund av reflektioner (flerväggs­utbredning) och extra dämpning av GPS-signalerna. I flera tillämp­ningar för inomhus önskas relativ hög nog­grann­­het men en standard GPS-mottagare kommer inte att uppnå detta. Utvecklingen är stor av tekniker för GPS-mottagare för att möta dessa utmaningar. Exempel på detta är hög­känslighets GPS (HSGPS) och assisterad GPS (AGPS). Avsnittet förklarar olika tekniker och dess fördelar och nackdelar. 
  
Sårbarhet med GNSS  
En av nackdelarna med GPS och GNSS är den stora känsligheten mot andra radio­signaler så kallade interferenser. En interferens kan vara oavsiktligt, t.ex. radiostrålning från en bärbar dator eller avsiktlig från en så kallad (radio)störsändare. På Internet finns det information tillgängligt om både GPS-störsändare och hur dessa ska användas. Genomgång av den tekniska hotbilden samt hur sårbarheten kan minskas och hanteras. 

Beskrivning av GLONASS
GLONASS är den ryska motsvarigheten till GPS och Galileo som ska återställas till full operativ funktion och kommer samtidigt att moderniseras för att förbättra noggrann­het och tillgäng­lighet. Avsnittet presenterar en översikt för GLONASS och dess tidsplan samt hur systemet kan användas som komplement till GPS. 

Beskrivning av Galileo
Galileo är ett europeiska samarbetes projekt mellan EU och ESA som ska leda till att ett nytt satellit­navigerings­system byggs upp som beräknas vara fullt operativ runt 2012. Systemet kommer att erbjuda ett flertal nya position­erings­­tjänster anpassade för användare med olika krav på tillgäng­lighet och noggrannhet eller andra krav.

Utveckling av GPS
GPS genomgår en modernisering och utveckling av nya tjänster (nya signaler). Två nya signaler införs L2C och L5 som innebära flera stora fördelar för användarna. På sikt kommer en helt ny GPS version införas som benämns GPSIII. GPSIII kommer att införas runt 2014 för att vara fullt operativ 2020.

GPS och tid
En viktig tillämpning av GPS är för tids- och frekvens­synkronisering av system som t.ex. mobila kommunika­tions­­system och data­nätverk. GPS har hög nog­grann­het och är billigare att anskaffa och driva jämfört med andra lösningar och system.

GPS och tröghetsnavigering
Tröghetsnavigeringssystem (TN) har använts under en längre tid och har flera fördelar men även en nackdel med att felet växer obegrän­sat över tiden. Bra TN system är dyra som därmed ger begräns­ade möjligheter att praktiskt använda. Utveckling går mot att integrera GPS och TN som har komplet­terande egenskaper och ger ett robust system med hög noggrannhet och robusthet. Genom MEMS tekniken utvecklas TN-system som är små och billiga. 

System för inomhuspositionering
Positionering inomhus kan användas för flera olika tillämpningar ett exempel är för position­ering av rökdykare. Att erhålla tre dimensionell positionering med hög noggrannhet (meter eller bättre) inomhus är en stor tekniks utmaning. Idag finns inget kommersiellt system som löser detta problem fullt ut. Stor utveckling pågår och produkter kommer att finnas tillgängliga. System bygger på integre­ring av flera olika sensorer som: GPS, TN, radiobaserad mätning (TDOA), pedometer, altometer, 

Testning av GPS-mottagare 

GPS användning inom fordonssektorn

Kurstillfällen

Planeras våren 2019.

Kursdeltagare

Kursen riktar sig till personer som direkt använder satellit­navigeringssystem eller jobbar med utveckling av tjänster och applikationer kring satellitnavigerings­system.

Plats

Utbildningen genomförs i FOI:s lokaler i Kista.
Skräddarsydd utbildning genomförs i FOI:s lokaler (Linköping, Stockholm (Kista) och Umeå) eller på plats hos er.

Pris

Ordinarie kurs: 5 900 kr/person.
Skräddarsydd utbildning: 3000 kr/per person och halvdag. Minsta antal kursdeltagare är 7 st.