UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI

SISTEME DE LOCALIZARE GPS

SISTEMUL GALILEO-PROIECT-

STUDENTI: IUSTINIAN MONEATIBERIUS SOANEA

LACRIMIOARA MOSOI

Sistemul Galileo

Figura 1.1. Segmentele sistemului GPS

Galileo este un sistem de navigatie prin satelit construit in prezent de catre Uniunea European si Agentia Spatiala Europeana. Unul dintre obiectivele acestui program este de a oferi un sistem de pozitionare de inalta precizie, garantata, pe care natiunile europene sa se poata baza, fiind independent de sistemul rusesc GLONASS, sistemul GPS al SUA, si sistemul chinezesc Compass, care pot fi dezactivate in timp de razboi sau alte conflicte.

In anul 1999, conceptele a patru state: Franta, Italia, Anglia si Germania au fost comparate si insumate intr-unul singur ,astfel incat un grup de ingineri din cepe patru state au inceput dezvoltarea proiectului Galileo.

Prima etapa a programului Galileo a inceput pe 26 mai 2003, cand Uniunea Europeana a incehiat un acord cu Agentia Spatiala Europeanam urmand ca mai apoi, in anul 2006, sa se inceapa implementarea sistemului la scara larga, oferind servicii de pozitionare prin satelit pentru societatea civilia.

Primii sateliti experimentali, Giove-A si Giove-B au fost lansati in 2008.

Pe data de 21 octombrie 2011, primii doi sateliti operationali au fost lansati pentru a valida sistemul. Urmatorii doi au urmat la data de 12 octombrie 2012, ceea ce permite in prezent testarea completa a serviciilor sistemului. Dupa ce faza de validare pe orbita va fi finalizata, vor fi lansati si ceilalti sateliti pentru a ajunge la un sistem functional catre mijlocul deceniului. Sistemul complet de 30 de sateliti se estimeaza a fi realizat pana in 2019.

Serviciile de navigatie de baza vor fi gratuite. Galileo este destinat sa furnizeze masuratori de pozitie, orizontale si veritcale, cu precizie mai buna de 1 metru, precum si servicii mai bune de pozitionare la latitudini mai mare decat alte sisteme de pozitionare. Ca o facilitate suplimentara, Galileo va oferi o functie unica de cautare si interventie. Satelitii vor fi echipati cu transpondere care vor transmite semnalele de alerta de la emitatorul utilizatorului la centrul de urgenta, care va initia apoi operatiunea de salvare. In acelasi timp, sistemul va oferi un semnal pentru utilizator, informandu-l ca situatia a fost detectata si ca ajutorul este pe drum. Aceasta caracteristica este noua si considerata o imbunatatire majora fata de sistemele GPS sau GLONASS, care nu ofera feedbac utilizatorului. Utilizarea de servicii de baza va fi gratuita si disponibila tuturor. Capacitatile de inalta precizie vor fi disponibile pentru utilizatorii comerciali si pentru uz militar.

Satelitii sistemului vor primi numele unor copii din Europa, castigatorii nationali ai unui concurs organizat de Comisia Europeana. Primii doi sateliti poarta numele de Thijs si Natalia, iar urmatorii doi David si Sif.

Complet implementat Sistemul Galileo este format din 30 de sateliti(operational 27 + 3 piese de schimb ).

Ceasurile satelitilor

Ceasurile care vor marca timpul pentru satelitii Galileo se bazeaa pe oscilatiile la nivel atomic. Aceastea au o abatere de a miliarda parte dintr-o secunda pe ora.

Importanta acuratetii acestor ceasuri are legatura cu modalitatea de determinare a pozitiei pe suprafata Pamantului: se determina timpul necesar pentru un semnal emis de la satelit sa ajunga la receptor. Deoarece semnalele sunt transmise cu viteza liminii, inseamna ca timpul trebuie masurat foarte precis. In navigare, ceasurile sunt factorul determinant pentru determinarea cu precizie a politiei. Cu precizia pe care o ofera ceasurile din satelitii Galileo, acestia pot permite determinarea pozitiei oriunde pe suprafata pamantului cu o precizie de 45 de cm.

Fiecare dintre cei 30 de sateliti in sistemul Galileo va avea la bord cate doua tipuri de ceas:

-un ceas automic cu rubidiu

-un ceas cu hidrogen

Ceasurile folosesc tehnologii diferite dar utilizeaza acelasi principiu, daca se forteaza atomii sa treaca dintr-o stare energetica in alta, acestia vor radia semnalul in microunde cu o frecventa extrem de stabila. Aceasta frecventa e in jur de 6 GHz pentru ceasul rubidiu si aproximativ 1,4 GHz pentru ceasurile cu hidrogen. Sistemul Galileo foloseste frecventa de ceas ca o referinta foarte stabila pen care alte unitati pot genera semnalele precise care sunt transmise de catre satelitii Galileo. Semnalele emise vor oferi, de asemenea, o referinta prin care ceasurile mai putin stabile ale receptoarelor utilizatorilor isi pot reseta continuu timpul.

ESA a ales ceasurile cu rubidiu si hidrogen deoarece sunt foarte stabile in decursul catorva ore si pentru ca tehnologia lor poate fi implementata la bordul satelitilor Galileo. In cazul in care ar fi lasate sa ruleze la infinit, acestea ar deriva, astfel incat este necesara sincronizarea in mod regulat cu o retea de ceasuri si mai stabile de referinta de la sol.

Din cele mai multe locuri vorfi vizibili sase pana la opt sateliti, permitand pozitionarea foarte exacta, in termen de cativa centimetri. Chiar in orase cu cladiri inalte va exista o buna sansa ca un utilizator sa aiba suficienti sateliti deasupra capului pentru pozitionare, mai ales ca sistemul Galileo va fi interoperabil cu sistemul american GPS.

Aplicatiile din transpor reprezinta categoria de utilizatori care vor beneficia in mod special de existenta sistemului Galileo. Serviciile lui Galileo vor fi folosite in orice domeniu de transport: aeronautic, maritim, rutier, feroviar si pedestru. Orice segment de utilizatori are necesitatile lui caracteristice, si sistemul galileo este proiectat sa satisfaca toate categoriile. Galileo va raspunde problemelor de mobilitate si de transport din lume si va aduce imbunatatiri de siguranta si confort.

Utiliari practice ale lui Galileo

A.Managementul traficului

Monitorizarea si managementul fluiditatii traficului va fi semnificativ facilitat cand un numar mare de masini vor fi echipate cu receptori pentru navigatia prin satelit si sisteme de ghidare .De exemplu , daca viteza medie a masinilor echipate cu receptori Galileo intr-un sector de drum scade semnificativ, un centru de control poate anticipa o blocare a traficului si poate sugera vehiculelor din apropiere sa aleaga o ruta diferita.Multe studii au ajuns la concluzia ca timpul de calatorie va scadea cu 10-20 %.

B.Managemetul de grup

Managementul taxiurilor , autobuzelor si trenurilor sunt importante si reprezinta sarcini complexe pentru operatori .Companiile au echipat deja mai mult de 500000 de vehicule in Europa cu senzori pentru a identifica amplasamentul fiecaruia si a-l transmite unui centru de control.Galileo ofera garantia ca serviciul va fi continuu.

Cunoscand locul exact al autobuzelor lor, operatorii de transport public pot informa calatorii la ce moment se asteapta sa ajunga urmatorul autobuz.Dispozitivele electronice de afisaj arata aceasta informatie in statiile de autobuz.

C.Dirijarea rutiera si servicii de informare

Dirijarea rutiera care foloseste navigatia prin satelit este dej aun produs bine intemeiat oferit de fabricantii de masini.Majorotatea acestor sisteme sunt bazate pe navigatia prin satelit si pe senzorii de la bord pentru a calcula rutele optime in timp real.Totusi, GPS nu ofera o acoperire suficienta in zonele urbane pentru a fi folosit de unul singur.Galileo , cu cei 30 de sateliti ai sai , va mari acoperirea si acuratetea .Aceasta va permite fabricantilor sa foloseasca senzori mai ieftini pentru a umple “ golurile” navigatiei prin satelit .Datorita localizarii oferite de sistemul de ghidare , pot fi oferite multe alte servicii

aditionale , incluzand cereri de urgenta cu transmisia automata a pozitiei, asistarea le defectarea masinii cu comunicarea pozitiei masinii impreuna cu alte informatii cum ar fi natura defectarii vehiculului , si recuperarea dupa furt.

D.Advanced Driving Assistance Systems(ADAS)

Advanced Driving Assistance Systems(ADAS) combina capabilitatile vehiculului pentru a imbunatati mobilitatea si siguranta activa.Galileo va oferi de asemenea date aditionale importante pentru ADAS despre mediul rutier.ADAS atunci avertizeaza soferul despre pericolul iminent sau ia controlul total sau partial asupra vehiculului.De exemplu , viteza poate fi redusa de ADAS in conditii de vizibilitate proasta daca masina se apropie foarte rapid de o curba stransa.Aceasta functie va fi posibila doar cu date despre pozitia precisa a vehiculului, furnizate de catre Galileo si elementele locale.Se preconizeaza ca jumatate din vehiculele care opereaza in Europa vor avea ADAS pana in anul 2020.

E.Servicii de urgenta

O aplicatie foarte importanta va fi urmarirea si managementul vehiculelor de urgenta si salvare.Combinata cu informatii de trafic dinamice , o ambulanta dotata cu un receptor Galileo si cu legatura de comunicatii va putea ajunge la destinatie mult mai rapid.Culorile de la semafoare pot fi controlate pentru a grabi sosirea unui vehicul de urgenta .Mai mult de 50% din apelurile de urgenta provin de la telefoanele mobile , astfel incat integrarea receptorilor Galileo va scadea mult lantul de salvare, castigand timp si salvand vieti.

F.Interoperabilitatea cu taxarea rutiera

Galileo va oferi posibilitatea de implementare a unor metode mai noi si mai avansate pentru taxarea rutiera: va trebui sa taxam daca folosim anumite drumuri la anumite ore cu anumite vehicule , va permite calatorilor sa taxeze intr-o anumita zona urbana, potrivit distantei calatorite.Desi exista alte tehnici pentru traficul rutie, doar navigarea prin satelit duce catre un serviciu fidel , ocolind astfel sistemele izolate implementate care ingreuneaza si fac mai complexe echipamentele de pe autovehicule.Vehiculele vor folosi Galileo pentru a determina pozitia lor exacta si pentru a stoca distanta parcursa pe fiecare tip de drum .Apoi vor raporta rezultatele unui centru de monitorizare pentru ca o entitate centrala de taxe sa factureze utilizatorul.Acest serviciu ar putea functiona, de asemenea, pentru drumurile interurbane si urbane . Noi politici de taxare vor permite un mai bun management al cererii.

Beneficiile sistemului Galileo

Integrand Galileo cu alte tehnologii , comunitatea rutiera poate beneficia de :

-sporirea increderii in managementul de grup si in urmarirea bunurilor in toate domeniile industriale ;

-sistem avansat de navigare rutiera datorita disponibilitatii crescute a serviciilor de navigare prin satelit;

-mai multe informatii pentru managementul dinamic al traficului;

-solutii complexe pentru taxarea rutiera;

-reducerea timpului de calatorie datorita informarii despre navigatie , managementului cresterii traficului si monitorizarii traficului;

-introducerea unor noi functii ADAS datorita integritatii semnalului Galileo.

Avantajele Galileo fata de GPS

Galileo a fost proiectat si dezvoltat ca o aplictaie nemilitara, chiar daca are incorporate toate trasaturile necesare pentru protectie si securitate .Spre deosebire de GPS , care a fost proiectat esential pentru scopuri militare, Galileo are astfel, pentru unele din servicile oferite , un nivel foarte inalt de continuitate.

Galileo este bazat pe aceeasi tehnologie ca GPS si ofera un grad de precizie similar sau mai mare , datorita structurii constelatiei de sateliti , controlului de la sol si sistemelor de management planificate.

Galileo ofera o fidelitate maimare deoarece include un semnal pentru “ integritatea mesajului” informand utilizatorul despre orice eroare aparuta . In plus , spre deosebire de GPS, va fi posibil sa receptionam semnalele Galileo in orase cu cladiri inalte si in regiuni care se afla la latitudini extreme.

Reprezinta un serviciu public real si , astfel, garanteaza continuitatea furnizarii de servicii pentru aplicatii specifice . Semnalele GPS, pe de alta parte , au devenit in mai multe ocazii indisponibile ,intr-o maniera planificata sau neplanificata , cateodata fara avertisment.

Existenta a doua sisteme independente este in beneficiul tuturor utilizatorilor deoarece ei vor putea folosi acelasi receptor pentru a primi amandoua semnalele- GPS si Galileo.Comisia Europeana si Agentia Spatiala Europeana dau o mare importanta relatiei de complementaritate si interoperabilitate dintre Galileo si GPS pentru a furniza servicii mai bune si mai sigure utilizatorilor din lumea intreaga.