Satellitnavigation

Satellitnavigation (även satellitnavigering, förkortat GNSS, av Global Navigation Satellite System, och SBAS som samlingsbenämning) är ett samlingsbegrepp för en grupp världstäckande navigationssystem som utnyttjar signaler från en konstellation av satelliter och pseudosatelliter för att möjliggöra positionsinmätning för en mottagare. Det amerikanska GPS-systemet är det mest kända av dessa system, men därutöver finns bland annat det ryska GLONASS, det kinesiska Beidou och det nyutvecklade europeiska Galileo, som ska vara fullt utbyggt 2020.

Via tjänster såsom Google Maps kan satellitnavigering användas för att ta fram den kortaste eller snabbaste rutten från en punkt till en annan. I bakgrunden används bland annat Dijkstras algoritm.

Teknik

Översikt 
Tekniken som utnyttjas av satellitnavigationssystem bygger på att mottagaren tar emot kodade radiosignaler från flera satelliter samtidigt. Satelliterna befinner sig i så kallad MEO-bana, Medium Earth Orbit, på cirka  höjd. Signalerna används för att bestämma mottagarens avstånd från de olika satelliterna, samtidigt som mottagaren tar emot information om satelliternas position. Normalt krävs att signaler från minst fyra satelliter i samma system når mottagaren samtidigt, för att det ska bli möjligt att lösa en ekvation med fyra variabler: latitud, longitud, altitud och tid. I normalfallet når signaler från sex till tolv satelliter (i samma system) mottagaren samtidigt, vilket innebär att redundansen med avseende på tillgänglighet är hög. På grund av naturliga begränsningar i styrkan på mottagna signaler från satelliternas sändare fungerar dessa system bara under förhållanden där mottagaren har fri radiosikt till satelliterna, det vill säga huvudsakligen utomhus.

Begrepp 
 Enkeldifferens – differensen mellan samtidiga fasmätningar mot en satellit från två olika stationer. Satellitens klockfel elimineras och banfelens och atmosfärens inverkan reduceras med denna differensbildning.
 Dubbeldifferens – differensen mellan två enkeldifferenser relaterade till två olika satelliter vid samma epok. Både mottagarens och satellitens klockfel elimineras, och banfelens och atmosfärens inverkan reduceras med denna differensbildning.
 Trippeldifferens – differensen mellan dubbeldifferenser vid två epoker. Trippeldifferenser eliminerar det obekanta antalet våglängder och kan därför användas till exempel för sökning av periodbortfall.
 Klockfel eller klockavvikelse – hos satelliter skillnad mellan tidsangivelse hos satellitens klocka och tidsangivelse hos en referens. Relativistiskt klockfel är inom satellitnavigation ett klockfel som beror på relativistiska effekter, det vill säga orsakas av skillnad i gravitationspotential och hastighet mellan satellit och mottagare.
 Integrerad dopplerräkning – skillnaden mellan antalet mottagna perioder och antalet perioder som genererats från en konstant frekvens under ett tidsintervall. Integrerad dopplerräkning använd(e)s speciellt i Transit-systemet.

Användning 
Systemen för satellitnavigation togs ursprungligen fram för militära tillämpningar, för att möjliggöra för bland annat fartyg, flygplan och kryssningsrobotar att bestämma sin position oavsett var på jorden de befann sig. Därefter följde civila tillämpningar inom navigation för sjöfart och flygtrafik. 

Senare har olika tillämpningar kring positionsbestämning på land tillkommit, både för fordon, inom byggnation och för enskilda personer. Landtillämpningarna har lett till en kraftig ökning av antalet användare av GNSS-system.

Med geopositionerad digital skyltning menas reklam via mobila elektroniska skärmar monterade på rörliga objekt exempelvis taxibilar, bussar eller andra fordon, och är en form av digital skyltning. Innehållet på skärmarna varierar med den geografiska positionen som de för närvarande har, vilket detekteras med exempelvis GPS.

Globala navigationssystem

Jämförelse mellan system

Historik 

Uppskjutningen av den sovjetiska satelliten Sputnik 1957 ledde snabbt till idén att utnyttja satelliter för positionsbestämning. Det amerikanska Transit-systemet var det första systemet för satellitnavigation som togs i drift. De första försöken med Transit genomfördes 1960, och det togs i bruk inom amerikanska flottan 1964.

Det första moderna satellitnavigationssystemet byggt på andra principer som möjliggjorde mer noggrann positionsmätning var det amerikanska GPS. Arbetet med detta system påbörjades av det amerikanska försvaret 1973, inledningsvis under beteckningen Navstar. Den första experimentella GPS-satelliten sköts upp 1978, och den första moderna Block II-satelliten i systemet sköts upp 1989, och 1993 nådde GPS inledande operativ status. Ryska GLONASS förklarades operativt 1996, men har inte kontinuerligt haft en fullständig konstellation av satelliter.

Satellitnavigeringssystem, framför allt GPS, har från 1990-talet tagit över den roll som de tidigare systemen för radionavigation fyllde från 1940-talet, system som LORAN, Decca, instrumentlandningssystemet ILS och mikrovågslandningssystem (MLS).

Se även 
 Kalmanfilter

Referenser

Externa länkar 
 

 
Flyginstrument