NAVIGAATTORI

1. NAVIGAATTORI Pietari Brahen rotaryklubi 24.4.007 Viikkoesitelmä: Leo Ilkko

2. sisältö • Navigointi • Mikä on GPS? • satelliitit, monitorointiasemat, gps -laitteet, signaalit • historia • paikannustarkkuus • merkitys • TOMTOM • Demo

3. GPS eli Global Positioning System • Yhdysvaltojen puolustusministeriön kehittämä ja rahoittama satelliittipaikannusjärjestelmä, viralliselta nimeltään Navstar GPS • Navstar-GPS:n kehitystyö aloitettiin 1970-luvun puolivälissä ja tarkoituksena oli luoda sekä sotilas- että siviilikäyttöön tarkka, reaaliaikainen ja yksisuuntainen paikannusmenetelmä

4. GPS • GPS koostuu kolmesta elementistä: • Satelliitit avaruudessa • Monitorointiasemat maan päällä • GPS vastaanottimet • GPS-paikannus perustuu siihen, että satelliitit lähettävät atomikellon ajan ja sijaintitiedon, jonka GPS-laite vastaanottaa

5. Satelliitit • GPS järjestelmään kuuluu yhteensä 24 satelliittia, jotka kiertävät maata kuudella reitillä ja lähettävät radiosignaaleina paikkatietoa 20,3 km korkeudelta • GPS vastaanottimen on saatava signaali vähintään neljästä satelliitista, jotta paikannus onnistuu

6. Monitorointiasemat • Monitorointiasemia on 5 • Pääasema Colorado Springissä • Yksi Hawaijilla, kolme pienillä saarilla päiväntasaajalla, Atlantilla, Tyynellä valtamerellä ja Intian valtamerellä • Neljä apuasemaa ottaa vastaan vakio dataa satelliiteista ja välittävät tiedot pääasemalle, joka korjaa datan ja lähettää korjatun tiedon takaisin satelliiteille

7. GPS signaalit • Satelliitit lähettävät matalatehoista radiosignaalia eri taajuuksilla eri käyttäjille. Signaali läpäisee pilvet, lasin ja muovin muttei esim. peltikattoa • GPS-satelliitit lähettävät kantoaallon päälle moduloituna ns. näennäissatunnaista signaalia (PRN, Pseudo Random Noise) • GPS toimii kahdella päätaajuudella (L1 ja L2): • L1 (1575,4200 MHz) siviilikäytössä • L2 (1227,6000 MHz) sotilaskäytössä salattuna 2003 lähtien • L3 (1381,0500 MHz) sotilaskäytössä globaali ydinräjähdyshälytys (NUDET – Nuclear Detonation) • (L4 (1841,4000 MHz) kokeellinen, ei käytössä) • L5 (1176,4500 MHz) siviilikäyttöön (ehdotus, saatavilla 2005) • (2227,5000 MHz) avaruusalusten telemetriaan (ei arviota saatavuudesta)

8. GPS:n historia • Satelliitin radiosignaalin käyttö navigoinnissa syntyi Johns Hopkinsin yliopistossa, kun Sputnik-1:n signaalia mitattiin satelliitin lentäessä Yhdysvaltojen yli lokakuussa 1957 • Ensimmäinen navigointikäyttöön tarkoitettu NAVSTAR-satelliitti (Block I) laukaistiin vuonna 1978 • 27. huhtikuuta 1995 paikannusjärjestelmä oli täydessä toimintakunnossa (FOC, Full Operational Capability) • Vuonna 1984 Ronald Reagan vapautti Navstar-GPS:n siviilikäyttöön, ennen tätä järjestelmä oli vain Yhdysvaltojen puolustusministeriön käytössä

9. Paikannustarkkuus • Navstar-GPS:n tarkkuus on siviilikäytössä vaakasuunnassa muutama metri. Korkeussuunnassa tarkkuus on n. 2–3 kertaa heikompi • 1. toukokuuta 2000 asti Yhdysvaltojen puolustusministeriö heikensi tahallisesti satelliittien siviilikäyttäjiin lähettämät rataelementit ja kellon käyntitiedot (Selective Availability, SA), jota ennen siviilikäyttöön suunnattujen GPS-laitteiden tarkkuus oli vaakasuunnassa 100 metriä ja korkeussuunnassa 156 metriä • Paikannusvirhettä tuovat satelliittien rata- ja kellovirhe, ilmakehä, monitieheijastuminen, satelliittigeometria, paikantimen virheet, tahallinen häirintä ja käyttäjän virheet

10. GPS:n yleisestä merkityksestä • GPS-tyyppisten järjestelmien monopolia on verrattu ydinasemonopoliin • GPS:n venäläinen versio GLONASS • Eurooppa on julistautunut globaaliksi toimijaksi ja on rakentamassa satelliittipohjaista globaalia suunnistusjärjestelmäänsä, Galileo-GPS:ää. Galileon kehityksen melkein pysähdyttyä Kiinakin aikoi rakentaa omansa, mutta on nyttemmin tullut mukaan Galileoon • GPS:t antavat mahdollisuuden globaaliin liikkumiseen (erikoisjoukot, lentokoneet, kuljetukset jne.) ja vaikuttamiseen (GPS-pohjaiset aseet) • GPS poistaa merkittävän osan paikallistuntemuksen edusta liikkeen osana

11. GPS:n sotilaallisesta merkityksestä • Persianlahden sodassa 1991 Navstar-GPS-laitteet olivat vielä harvinaisia • Niillä oli merkittävä osuus koko sodan voittamisessa siinä, että ne mahdollistivat koukkauksen lännen kautta, halki piirteettömän, tasaisen autiomaan, jossa irakilaisten kokemuksen mukaan ei pysty operoimaan suurilla joukoilla • GPS -vastaanotin kalliin risteilyohjuksen tutkaa halvempana suunnistusjärjestelmänä yksinkertaisti ja halvensi oleellisesti niiden maalin määrittämistä • GPS -vastaanotin poistaa sään haitallisen vaikutuksen ohjuksen tai muun ohjattavan ammuksen suunnistuksesta • Irakin sodassa 2003 GPS sai taktisen sovelluksen aseissa

12. GPS:n siviilimerkityksestä • GPS-järjestelmää käytetään laajasti geodesiassa esim. maannousun tutkinnassa • Tämän lisäksi GPS tunkeutuu yhä enemmän päivittäiseen elämään • Saatavissa on jo matkapuhelimeen integroitu GPS-paikannus, ja monet taksit ja henkilöautot käyttävät paikkatietojärjestelmään integroitua GPS-paikannusjärjestelmää

13. Navigaattori lisää turvallisuutta liikenteessä • Julkaistu Torstai, 8. Maaliskuu 2007 • Hollantilaisen TNO tutkimuslaitoksen mukaan navigaattorin käyttö parantaa liikenneturvallisuutta • Navigaattorin käyttäjän tarvitsee tuntemattomassa ympäristössä pysähtyä 25% vähemmän ja olla pysähdyksissä jopa 35% vähemmän aikaa kuin ilman laitetta ajelevan • Suuri lukuja, jotka varmasti pitävätkin paikkansa Keski-Euroopan suurissa kaupungeissa • Tutkimuksen mukaan kuljettaja tekee 50% vähemmän pieniä liikennerikkeitä, sillä huomio kiinnittyy ajamiseen reitin etsimisen sijasta • Tutkimukseen osallistuneista 67% koki suunnistamisen vähemmän stressaavaksi navigaattorin kanssa • Eri asia on sitten, jos navigaattoria näpyttelee ajaessa • Aina ei silti sokeasti kannata totella navigaattoria, vaan terve maalaisjärki on hyvä pitää matkassa mukana

14. TOMTOM-navigaattoriLinux-PCCPU 400MHzRAM 64Mb 1Gb muistikortti / 20 Gb kovalevyBluetooth-handsfree

15. TOMTOM:lla • Ovelta ovelle • Kytke, kiinni ja lähde matkaan • Hands free puhelin • 32 eri kieltä • Kartat päivitettävissä • Kiinnostavat kohteet netistä ladattavissa • Tiekamerat • Alkot • Huoltoasemat • Jne.

18. TOMTOM DEMO • Kartta • näyttö/sormi-osoitus • Reitinoptimointi • Ääniohjaus • Puhelin

19. Lähde: Canalysin arviot, 2005-2006

20. Tulevaisuus