Nawigacja co do centymetra

Mitsubishi Electric Corp. zapowiada, że po roku 2018 w Japonii ruszy ogólnokrajowa komercyjna sieć nawigacji satelitarnej, która pozwoli na określenie pozycji odbiornika GPS co do centymetrów. Quazi-Zenith Satellite System (QZSS) ma za zadanie korygować błędy GPS i w ten sposób dostarczać niezwykle precyzyjnych danych geolokalizacyjnych.

System GPS określa położenie naziemnego odbiornika (np. smartfona) mierząc jego odległość od 3-4 satelitów. Jednak w takie pomiary wkradają się liczne błędy, przez co odchylenie zmierzonej pozycji od pozycji rzeczywistej może wynosić wiele metrów. QZSS będzie korygował te pomiary i określał położenie z dokładnością do centymetrów.

Z powodu różnego rodzaju błędów niedokładności systemu GPS mogą sięgać 10 metrów. Ponadto w Japonii mamy wiele gór i drapaczy chmur, które blokują sygnał GPS, przez co określenie pozycji nie jest możliwe w niektórych punktach miast czy poza nimi - mówi Yuki Sato z należącego do Mitsubishi centrum badawczo-rozwojowego.

Prace nad QZSS rozpoczęły się w 2010 roku wraz z wystrzeleniem przez Japońską Agencję Kosmiczną (JAXA) satelity QZS-1. Do roku 2017 na orbitę mają trafić 3 kolejne satelity, a później jeszcze trzy. System będzie składał się w sumie z 7 satelitów oraz 1200 naziemnych stacji referencyjnych.

Z punktu widzenia osoby przebywającej w Japonii satelity będą kreśliły na niebie wielką asymetryczną ósemkę sięgającą Tasmanii. Ich drogi będą spotykały się nad Japonią w ten sposób, że w każdej chwili każdy mieszkaniec Kraju Kwitnącej Wiśni będzie miał bezpośrednio nad głową przynajmniej jednego satelitę. Dzięki temu nawet przebywając w uliczce pomiędzy wieżowcami Tokio odbierzemy sygnał korygujący pomiary GPS.

Korekcja błędów przebiega w ten sposób, że główne centrum kontroli odbiera sygnały z satelitów docierające do stacji referencyjnych i porównuje je z odległościami pomiędzy stacjami oraz wyliczonym położeniem satelity. Dane są następnie bardzo mocno kopresowane, z 2 Mb/s do 2 kb/s i wysyłane do satelity, który następnie rozsyła je do odbiorników. Dzięki kompresji dane mogą być zbierane i wysyłane na bieżąco, a ich odbieranie nie wymaga dużej anteny. Wstępne testy z wykorzystaniem satelity QZS-1 wykazały, że system już działa ze średnią dokładnością do 1,3 centymetra horyzontalnie i do 2,9 cm wertykalnie.

Osiągnięcie tak olbrzymiej precyzji pozwoli na wykorzystanie nawigacji satelitarnej np. w autonomicznych pojazdach czy maszynach, które będą mogły wykonywać chociażby prace polowe i omijać przeszkody.

Warto tutaj wspomnieć o kosztach systemu. Na trzy pierwsze satelity rząd Japonii wyda 500 milionów dolarów, a cała naziemna infrastruktura ma kosztować 1,2 miliarda USD. Biorąc pod uwagę fakt, że europejski system nawigacji Galileo ma kosztować 6,9 miliarda dolarów, trzeba przyznać, że japońska propozycja jest bardzo interesującą alternatywą.

GPS nawigacja satelitarna Quazi-Zenith Satellite System QZSS