1. Stredná odborná škola automobilová
Moldavská cesta 2
Košice
Učíme efektívne a moderne – inovácia vyučovacieho procesu v súlade s modernizáciou ŠkVP
ITMS kód projektu:
Projekt je financovaný zo zdrojov EÚ.
Moderné vzdelávanie pre modernú spoločnosť.

2. Navigačné systémy s využitím GPS
RNDr. Marián Balažka

3. OBSAH Základné princípy satelitnej navigácie GPS navigačné systémy
Globálny navigačný systém Galileo v Európskej únii
Elektrotechnika motorových vozidiel pre navigačné systémy
Navigačný systém ROUTE 66
Navigačný zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

4. Základné princípy satelitnej navigácie
Navigácia je súhrnný názov pre postupy, ktorými kdekoľvek na zeme-guli, mori alebo vo všeobecnosti v nejakom priestore (ešte všeobec-nejšie v  nejakej situácii) môžeme stanoviť svoju polohu (alebo polohu iného prepravovaného objektu) a nájsť cestu, ktorá je podľa zvo-lených kritérií najvhodnejšia (napríklad: najrýchlejšia, najkratšia, atď.). Termín je odvodený z latin-ského slova navis, ktorý v preklade znamená loď. Pôvodne slovo zname-nalo plavbu po mori. Význam sa me-tomicky preniesol na zisťovanie polohy a  smeru trasy a meta-foricky sa rozšíril na ďalšie druhy dopravy a ďalšie činnosti.

5. Navigácia môže byť vykonávaná napríklad týmito spôsobmi:
osobným dorozumievaním (osoba znalá miesta, sprievodca),
pomocou orientačného značenia (dopravné značenie, turistické značenie, označovanie ulíc, označovanie domov, vlastné značenie, atď.),
porovnávajúcou navigáciou – porovnávanie terénu a máp,
terrestricky pomocou kompasu (magnetický alebo gyroskopický), hĺbkomeru, námorných máp,
astronomicky pomocou polohy Slnka, Mesiaca, a hviezd – pomocou sextantu (sextant je prenosný prístroj na meranie uhlovej vzdialenosti dvoch telies alebo uhla výšky nebeských telies nad horizontom), kompasu a hodín,
rádionavigačnými prístrojmi – pomocou rádiomajákov, meračov vzdialenosti a rádiokompasu,
pozemným navigačným systémom – napríklad Lora, OMEGA,
satelitným navigačným systémom – napríklad: GPS, GLONASS, Galileo.

6. Rovnobežky a poludníky
Dôležité rovnobežky
južný pól
90° j.z.š.
južný polárny kruh
66°33' j.z.š.
obratník kozorožca
23°27' j.z.š.
rovník
0° z.š.
obratník raka
23°27' s.z.š.
severný polárny kruh
66°33' s.z.š.
severný pól
Poludníky: hlavný alebo Greenwich

7. Rovník a hlavný poludník

8. Zemepisná šírka-latitude a dĺžka-longtitude
Zemepisná šírka je uhlová vzdialenosť meraná od rovníka. Udáva sa v stupňoch od 90° južnej zemepisnej šírky (j.z.š.) po 90° severnej zemepisnej šírky (s.z.š.). Body s rovnakou zemepisnou šírkou tvoria kružnicu zvanú rovnobežka.
Zemepisná dĺžka miesta na zemskom povrchu je uhlová vzdialenosť na východ alebo západ od hlavného poludníka alebo Greenwich poludníka. (Hlavný poludník je poludník (priamka zemepisnej dĺžky), na ktorej zemepisná dĺžka je definovaná na 0°. Hlavný poludník a jeho 180 poludník (180° zemepisnej dĺžky) tvoria veľký kruh, ktorý rozdeľuje planétu Zem na východnú a  západnú hemisféru-pologuľu. Medzinárodným dohovorom, hlavný poludník prechádza kráľovským observatóriom v Anglicku, Greenwich (pri 51° 28'38 "N, 0° 00'00" E), na juhovýchode Londýn, Veľká Británia, známy ako medzinárodný poludník-meridian alebo Greenwich poludník-meridian.

9. Určenie nadmorskej výšky - altitude

10. GPS navigačné systémy
Všeobecne navigačný systém je technické zariadene, ktoré nám pomáha nájsť konkrétne miesto na našej planéte.
GPS (Global Positioning System):
je to názov amerického navigačného systému,
označuje metódu na určenie polohy cieľov na našej planéte,
tento systém využívajú rôzny výrobcovia satelitných navigačných systémov a má použitie pre vojenské alebo civilné ciele.

11. Prenosné navigačné zariadenie

12. Navigačné zariadenie do auta

13. Navigačné zariadenie do auta

14. Navigačné zariadenie do auta

15. Navigačné zariadenie na motorke

16. Navigačné zariadenie smartphone

17. Prenosné navigačné zariadenie

18. Navigačné zariadenie do auta

19. Navigačné zariadenie do auta

20. Riadenie navigačným zariadením

21. Mapa navigácie na PC

22. Mapa navigácie na PC

23. Ako vybrať GPS navigáciu?
Rozhodujúcimi základnými parametrami sú:
operačný systém,
procesor,
displej, jeho farebnosť, rozlíšenie, čiteteľnosť,
pamäť interná a externá,
samotný GPS prijímač,
rozšírenie a sloty pre externé pamäťové karty,
možnosti pripojenia: Bluetooth , USB, WIFI,
batéria,
rozmery GPS navigačného systému,
hmotnosť.

24. GPS navigačné systémy a ich funkcie:
Pri rozšírených funkciách GPS navigačných systémov sa riadime podľa našich individuálnych potrieb. Na výber máme GPS navigácie od najjednoduchších modelov až po GPS navigácie s integrovanými kamerový-mi systémami.

25. Rozšírené funkcie navigačných systémov:
automatický svetelný senzor,
vstavaná funkcia TMC (pre aktualizáciu dopravných informácií),
FM vysielačka (závisí od povolenia v jednotlivých krajinách),
GPS softvérové mapy,
asistent pre výber správneho jazdného pruhu,
reálne náhľadové obrázky zložitejších dopravných riešení a križovatiek,
inteligentné vyhľadávanie cieľových miest,
upozornenie na obmedzenia rýchlosti,
asistent pre pomoc v núdzi, ktorý zobrazí najbližšie policajné stanice, nemocnice a podobne,
čítanie textu a hlasová navigácia,
záruky aktuálnych máp.

26. Kvalitné navigačné systémy GPS – výrobcovia:
Asus, Becker, Blaupunkt, DreimGO, Dynavix, EVOLVE, Garmin, GoClever, Holux, Kenwood, Mapfactor,TomTom, MyGuide, Navigon, Navon, Mio, VDO Dayton.

27. Základné princípy satelitnej navigácie
Satelitná navigácia je metóda, ktorá využíva globálny navigačný satelitný systém GNSS (Global Navigation Satellite System) pre presné určenie polohy a času na ľubovoľnom mieste na Zemi. Satelitné navigačné prijímače v súčasnosti využívajú súkromné osoby a podniky na lokalizáciu, navigáciu, zame-riavanie a určovanie presného času aj pre rekreačné a komerčné aplikácie.

28. Základná funkcia satelitnej navigácie

29. GNSS navigačné systémy využívame na určovanie:
GNSS (Global Navigation Satellite System) je globálny satelitný navigačný systém
Presnej polohy (zemepisná dĺžka, šírka a nadmorská výška súradnice) s presnosťou cca 20 metrov.
Presného času (Universal Time Coordinated, UTC) s presnosťou cca 60ns.

30. Počas vývoja systému GPS, osobitný dôraz sa kládol na tieto tri aspekty:
GPS musí poskytnúť užívateľom možnosť určiť polohu, rýchlosť a čas, či už v pohybe alebo v kľude.
GPS musí poskytovať informácie globálne, všetky v 3-rozmernom priestore s vysokým stupňom presnosti.
GPS musí poskytnúť potenciál pre civilné použitie.

31. O GPS – Global Positioning system
GPS je celosvetový družicový navigačný systém a slúži pre určenie okamžitej polohy a času.
Vyznačuje sa možnosťou pracovať kdekoľvek na Zemi, je nezávislý na počasí, dennej či nočnej dobe, bez rozlíšenia hraníc štátov. Je charakte-ristický vysokou presnosťou, ktorá sa pohybuje v toleranciách +/- 5 m. (Túto presnosť treba posu-dzovať s vedomím, že družice sú vo výške km, že z tejto výšky sa pomocou merania doby prenosu signálu medzi satelitom a prijímačom na zemskom povrchu vypočítava poloha s prihliad-nutím na posun satelitov po svojej dráhe).

32. Logá systému GPS

33. Štruktúra systému GPS Systém GPS je tvorený tromi zložkami: kozmická,
riadiaca,
užívateľská.

34. Kozmická zložka systému GPS
Kozmická zložka GPS systému je tvorená sústavou družíc rozmiestnených na šiestich obežných dráhach vysielajúcich navigačné signály. Ako bolo spomenuté už skôr, systém je tvorený 24 družicami, z ktorých je 21 navigačných a tri sú aktívne záložné. Družice obiehajú vo výške km nad povrchom a majú rovnakú vzájomnú polohu nad daným bodom, ktorý zopakujú za 11 h 58 min. Každá družica je vybavená prijímacou a vysielacou anténou, atómovými hodinami, palivom pre trysky pohonu, akumulátormi, ktoré majú k dispozícii solárne panely s plochou 7,2m2 a radom ďalších prístrojov, ktoré slúžia pre navigáciu alebo iné špeciálne účely (napr. pre detekciu výbuchu jadrových náloží). Družica prijíma, spracováva, uchováva a vysiela informácie z/do pozemného riadiaceho centra, na základe ktorých môže korigovať svoju dráhu tryskami alebo informuje o svojom stave riadiace centrum. Družice bloku II sú vybavené ochranou proti elektromagnetickému impulzu pri jadrovom výbuchu. Každá z družíc váži približne 900 kg a cena jednej je odhadovaná na približne 50 miliónov dolárov.

35. Riadiaca zložka systému GPS
Riadiaca zložka je zodpovedná za plynulý chod celého systému. Táto zložka je tvorená systémom hlavnej riadiacej stanice, štyroch monitorovacích pozemných staníc umiestnených v rôznych častiach sveta a troch vysielacích staníc, ktoré komunikujú s družicami. Hlavná riadiaca stanica (MCS - Master Station Control) je umiestnená v opevnenom bunkri v skalistých horách blízko leteckej základni Falcon v Colorade a má špeciálnu ochranu. Monitorovacie stanice pasívne sledujú družice, prijímajú ich dáta, a tieto predávajú informácie MCS. Na základe prijatých dát sú vypočítané presné parametre obežných dráh (efemeridy) a korekcie hodín pre jednotlivé družice. Vysielacie stanice potom tieto parametre minimálne raz denne odovzdajú družiciam. Tie potom vysielajú pomocou rádiových signálov efemeridy svojich obežných dráh a presný čas užívateľom do GPS prijímačov.

36. Užívateľská zložka systému GPS
Užívateľská zložka je tvorená GPS prijímačmi, samotnými užívateľmi, vyhodnocovacími nástrojmi a postupmi potre-bnými k vyhodnoteniu meraní. GPS prijímače vykonajú na základe prijatých signálov z družíc predbežné výpočty polohy, rýchlosti a času. Pre výpočet všetkých súradníc je potrebné prijímať signály aspoň zo štyroch družíc. Prijímače sa delia na jednokanálové a viackanálové. Jednokanálové prijímače sú vybavené len jedným vstupným kanálom, takže pri sledovaní viacerých družíc musia postupne prepínať tento vstupný kanál na jednotlivé družice. Viackanálové prijímače majú dostatočný počet vstupných kanálov, aby mohli súčasne sledovať všetky dostupné družice a tým zvyšovať presnosť výpočtu. Jednou zo základných úloh GPS je navigácia v trojrozmernom priestore. V poslednom čase nastal prudký rozvoj výroby GPS prijímačov v ručnom prevedení, ktorý by sa dal porovnať s rozvojom mobilnej komunikácie v posledných piatich rokoch.

37. Princíp merania časovej doby signálu

38. Vzdialenosť blesku od nás určíme nasledujúcim matematickým vzorcom: distance = travel time • speed of sound ,čo znamená, že vzdialenosť blesku od nás vypočítame tak, že čas doby zvukového signálu hromu, ktorý vygeneruje blesk až po dobu kedy sa signál zvuku hromu dostane k nám do uší (doba času dĺžky zvuku hromu od vzniku blesku až po dobu kedy sa zvuk dostane k nám do uší) vynásobíme rýchlosťou zvuku. Rýchlosť zvuku je cca 330m/s.

39. Základné princípy satelitnej navigácie
Satelitné navigačné systémy používajú rovnaké základné princípy pre určenie súradníc:
Satelity majú známu polohou vysielania pre pravidelný časový signál.
Na základe merania času doby rádiových vĺn (elektromagnetické signály šíriace sa vesmírom rýchlosťou svetla c = km / s) pozícia prijímača je vypočítaná.

40. Princíp fungovania satelitnej navigácie s jedným vysielačom
Vzdialenosť D vypočítame násobením časovej doby Travel Time  rýchlosťou svetla c:
D = .c

41. Princíp fungovania satelitnej navigácie
s dvoma vysielačmi
Nasledujúca rovnica udáva ako vypočítame vzdialenosť:

42. Satelitné navigačné systémy využívajú družice na určenie času doby signálu vysielača. Využívajú sa najmenej štyri satelity. Pre stanovenie požadovanej pozície auta sú potrebné tri súradnice (zemepisná dĺžka, šírka a výška), ako aj presný čas:

43. Nasledujúci obrázok názorne ukazuje ako určujeme čas doby signálu

44. Určenie pozície prijímača: prijímač sa nachádza v priesečníku dvoch kruhov:

45. V reálnom svete, pozícia musí byť stanovená v trojrozmernom priestore

46. Vplyv na korekciu chýb času
Pri vykonávaní matematických výpočtov, ak máme N neznámych premenných potom na výpočet týchto premenných potrebujeme N nezávislých rovníc. Ak poznáme chybovú konštantu času Δt, potom v 3-rozmernom priestore budeme mať štyri neznáme premenné: zemepisná dĺžka (X), zemepisná šírka (Y), zemepisná výška (Z), chyba času (t). Na výpočet štyroch premenných sú potrebné štyri rovnice, ktoré môžu byť odvodené zo štyroch samostatných satelitov. Satelitné navigačné systémy sú zámerne konštruované tak, aby z akéhokoľvek miesta na Zemi aspoň 4 družice boli viditeľné. Preto aj napriek nepresnosti na strane prijímača a výslednej chyby možno vypočítať polohu s presnosťou cca m.

47. Štyri satelity určujú polohu v 3D priestore

48. Výpočet polohy prijímača
Časová základňa užívateľského zariadenia je posunutá o neznámy časový interval Δt, ktorý môžeme prepočítať na vzdialenosť b = c.Δt (kde c je rýchlosť svetla). K neznámym súradniciam užívateľa pristupuje teda neznáma b a pre výpočet polohy potrebujeme celkom štyri rovnice:
(xi - x)2 + (yi - y)2 + (zi - z)2 = Di + b
Di = c.tmi
i = 1, 2, 3, 4
Užívateľské GPS zariadenie generuje kópiu signálu vysielaného zvolenou družicou, túto kópiu zosynchronizuje s prijímaným signálom a meria posun tmi počiatku tejto kópie vzhľadom k počiatku svojej časovej základni. Meraný čas tmi môžeme prepočítať na vzdialenosť Di, ktorá sa nazýva pseudovzdialenosť (pseudorange). Ak sa meranie uskutočňuje minimálne k štyrom družiciam, máme k dispozícii všetky veličiny potrebné pre riešenie sústavy rovníc, ktorých neznámymi sú súradnice (X, Y, Z) a posun Δt užívateľovej časovej základne vzhľadom k časovej základni družice.

49. Technické údaje o systéme
Signály GPS družíc sú vysielané na dvoch nosných frekvenciách: L1 (1575,42 MHz, vlnová dĺžka 19 cm) - štandardný polohový systém L2 (1227,60 MHz, vlnová dĺžka 24 cm) - presný polohový systém.
Frekvencie sú modulované týmito navigačnými kódmi:
L1 je modulovaná dvoma pseudonáhodnými šumami (PRN - Pseudo Random Noise):
hrubý/dostupný (C/A - Coarse/Acquistions code) určený je pre civilné prijímače a má frekvenciu 1,023 MHz. Do tohto kódu je umelo vnášaná chyba v dôsledku opatrenia označovaného ako selektívny prístup (SA - Selective Availability).
presný (P - Precision Code) určený je pre civilné a vojenské prijímače a má frekvenciu 10,23 MHz.
L2 je modulovaná jedným šifrovaným kódom:
Y-code určený je len pre vojenské prijímače. Je to vlastne šifrovaný Precision Code.

50. 24-hodinové sledovanie GPS satelitu s jeho efektívnym dosahom
24-hodinové sledovanie GPS satelitu s jeho efektívnym dosahom. Satelit je lokalizovaný nad priesečníkom rovníka a hlavného poludníka.

51. Pozície GPS satelitov v určenom dátume a čase.

52. GPS broadcast signál.

53. Demodulácia a dekódovanie GPS satelitných signálov použitím C/A ( Coarse/Acquistions gold code) kódu.

54. Diferenčný GPS (DGPS)
Meranie polohy pomocou DGPS je trochu zložitejšie ako pri GPS, pretože sú potrebné minimálne dva GPS prijímače. Jeden prijímač je umiestnený stacionárne na známej polohe, ktorá sa určila geodetickým meraním. Tento prijímač sa nazýva RS - referenčná stanica. Táto stanica neustále uskutočňuje merania ku všetkým viditeľným družiciam, zmerané pseudovzdialenosti porovnáva s predpokladanými hodnotami (údajmi o svojej polohe) a ich rozdiely vysiela vlastným samostatným kanálom ku všetkým užívateľom DGPS. V prijímačoch ostatných DGPS užívateľov sa prijaté korekcie použijú k oprave merania a tak sa významne zvýši presnosť určenia ich polohy v reálnom čase. Korečný údaj sa aktualizuje v intervale 1 až 15 sekúnd. Platnosť korekcií je v polomere 10 km centimetrová až decimetrová a v polomere 400 km je metrová. Formát opráv pre ich prenos bol navrhnutý v dokumente RTCM.

55. Umelá družica
Umelá družica (umelý satelit) je umelé kozmické teleso, ktoré sa pohybuje v prvom priblížení po uzavretej krivke (obežnej dráhe, približne po elipse) okolo prirodzeného koz-mického telesa, napr. planéty alebo jej mesiaca. Na rozdiel od kozmických sond pohybujúcich sa na začiatku ich letu v gravitačnom poli Zeme po otvorených krivkách, po (parabole alebo hyperbole). Podľa špecifických vlastností obežných dráh umelých družíc potom rozoznávame ako zvláštne podkategórie družice stacionárne, polárne a heliosynchrónne. Umelé družice rozdeľujeme do kategórií najmä práve podľa centrálneho telesa, okolo ktorého sa pohybujú. Rozoznávame teda napr. umelé družice Zeme, umelé družice Mesiaca, umelé družice Marsu a pod. Umelé kozmické telesá pohybujúce sa po eliptických dráhach okolo Slnka, sa síce v začiatkoch kozmonautiky nazývali analogicky umelé družice Slnka alebo umelé planétky, ale neskôr sa pre ne vžilo skôr označenie medziplanetárna sonda, prípadne planetárna sonda.

56. Delenie družíc podľa ich použitia:
vedecké družice,
vojenské a špionážne družice,
navigačné družice,
meteorologické družice,
rádioamatérske družice,
telekomunikačné družice.

57. História družíc
Prvou umelou družicou Zeme sa stal Sputnik 1, vypustený z kozmodrómu Bajkonur 4. októbra 1957.
Francúzska a britská kozmonau-tika je teraz zahrnutá pod ESA.

58. Štáty s prvou vypustenou umelou družicou
Rok štartu
Prvý satelit
Rusko (bývalý Sovietsky zväz)
1957
„Sputnik 1“
Spojené štáty americké
1958
„Explorer 1“
Francúzsko
1965
„Astérix“
Japonsko
1970
„Osumi“
Čína
„Dong Fang Hong I“
Spojené kráľovstvo anglické
1971
„Prospero X-3“
India
1980
„Rohini“
Izrael
1988
„Ofek 1“

59. Simulácia rozmiestnenia 24 GPS satelitov (4 satelity na každej zo 6-tich obežných dráh) s rotáciou Zeme. Vidíme tu ako sa mení poloha viditeľných satelitov z fixného bodu na zemskom povrchu. V našom prípade 45ºs.z.š.

60. Globálny navigačný systém Galileo v Európskej únii
Logo navigačného systému Galileo

61. Galileo je globálny družicový navigačný systém budovaný v rámci Európskej únii, ktorý poskytuje resp. bude poskytovať zaručene veľmi presné globálne navigačné služby pre civilné použitie. Zároveň poskytuje autonómne navigačné a lokalizačné služby. Galileo bude zároveň interoperabilný s  GPS a GLONASS, ktoré sú ďalšie dva globálne systémy družicovej navigácie. Po ukončení projektu Galileo sa systém Galileo bude skladať: z 30 družíc a  vybudovanou odpovedajúcou pozemnou infraštruktúrou.
Na základe zadávania zakázok na realizáciu prvých družíc, zavedenia služieb a služieb systémovej podpory Európska komisia oznámila, že od roku 2014 globálny navigačný systém Galileo dosiahne plnú operačnú schopnosť s 30 satelitmi.
Galileo je európskym GNSS systémom, ktorý vypracovala Európska únia (EÚ) v úzkej spolupráci s Európskou vesmírnou agentúrou (ESA). Galileo bude pozostávať z 30 satelitov na 3 kruhových dráhach vo výške km nad Zemou. Tieto satelity majú byť podporované celosvetovou sieťou pozemných staníc.

62. Atómové hodiny a ich presnosť
Atómová sekunda
Na základe medzinárodných dohôd je sekunda, ako jednotka času, definovaná nasledovne:
Sekunda je násobok doby periódy žiarenia, ktorá zodpovedá dobe prechodu medzi dvoma úrovňami hyperjemnej štruktúry základného stavu atómu nuklidu cézia-133.
Realizácia jednotky času je podľa tejto definície vykonaná pomocou céziových atómových hodín, ktoré sú zhotovené priemyselne alebo sú konštruované a prevádzkované pre najväčšie nároky na presnosť vo výskumných laboratóriách. Na svete existuje len asi desať exemplárov tých posledne spomenutých.
Atómové hodiny – základný princíp činnosti
Atómové hodiny pracujú podľa nasledujúceho princípu: Vo vykurovanej peci sa atómy 133Cs dostávajú do dvoch rôznych energetických stavov E1 a E2, z ktorých jeden označíme symbolom (+) a druhý stav symbolom (-). Prechod atómu zo stavu (+) do stavu (-) môže byť vynútený, pričom je tento prechod spojený s vysielaním elektromagnetického žiarenia charakteristickej frekvencie. Podľa zákonov atómovej fyziky sa fCs rovná rozdielu energií stavov (+) a (-) delené Planckovou konštantou h. V prípade atómu cézia má táto frekvencia fCs hodnotu Hz. U atómu cézia je fCs ďaleko lepšie časovo konštantné (10-14), ako napríklad doba kmitu kyvadla (10-5), doba periódy obehu Zeme je (10-8) alebo frekvencia kmitu kryštálu kremeňa je (10-11). Čas sa tak stal veličinou, ktorú vieme zmerať s najväčšou dosiahnuteľnou presnosťou. V blízkej budúcnosti sa podarí túto presnosť aspoň o dva rády zväčšiť. Vo vákuovej komore atómových hodín sa vyparujú atómy cézia. Magnet, ktorý sa nachádza za pecou vychyľuje atómy tak, že sa do komory dutinového rezonátora dostanú len atómy so stavom (+). Tu sú atómy nútené prostredníctvom ožiarenia magnetickým mikrovlnným poľom prejsť do stavu (-). Druhým magnetom sú potom atómy, ktoré zažili zmenu stavu z (+) do (-) vedené na detektor (volfrámový drôt). Počet atómov na detektore je najväčší, ak je frekvencia magnetického mikrovlnného oscilátora Q držaná na frekvencii fCs. Spätnoväzbová slučka tak udržuje mikrovlnný oscilátor Q na frekvencii fCs. Napočítaním periód je získaný zo signálu oscilátora časový interval o jednej sekunde.

63. Schéma atómových hodín
pec vyžarujúca atómy Q
mikrovlnný oscilátor M
triediace magnety A
detektor H
dutinový rezonátor R
regulátor
Video – ako fungujú atómové hodiny!

64. Atómové hodiny, ktoré sú súčasťou výbavy satelitov a vyrábajú sa v Európe
Rubidium a Hydrogen-Maser atómové hodiny

65. Vlastnosti Galileo systému
Presnosť: vysoká presnosť bude pochádzať z technologickej vlastnosti systému rovnako ako aj z väčšieho počtu satelitov. Z väčšiny miest našej planéty budú šesť až osem satelitov vždy viditeľné, ktorých polohu určujeme s presnosťou len na niekoľko centimetrov.
Dostupnosť / pokrytie: vysoký počet družíc zlepší aj dostupnosť služieb vo veľkých mestách, kde budovy môžu blokovať signály zo satelitov, ktoré sú nízko nad obzorom. Vďaka polohe a sklonu družíc Galileo bude tiež dosahovať vyššieho pokrytia vo vysokých zemepisných šírkach ako ostatné systémy. To bude zaujímavé hlavne pre oblasti severnej Európy, ktoré nie sú dobre pokryté pomocou GPS.
Spoľahlivosť: služby systému Galileo budú okamžite informovať užívateľa, v priebehu niekoľkých sekúnd, o výpadku niektorej z družíc. Okrem toho civilný charakter systému Galileo poskytuje záruku na zachovaní nepretržitej prevádzky. Vzhľadom k už širokému využitiu satelitnej navigácie dôsledky prerušenia systému by mohli ohroziť účinné fungovanie dopravných systémov ale aj bezpečnosť ľudí.
S Galileom bude Európa schopná využívať možnosti, ktoré ponúka satelitná navigácia v oveľa väčšej miere ako je to v súčasnosti možné. Európska únia týmto systémom v praxi dosiahne menšie dopravné zápchy a menšie znečistenie ovzdušia, bezpečnejšiu a efektívnejšiu dopravu a záchranných operácií. Existencia európskeho navigačného systému zaistí, že Európa sa nebude musieť spoliehať na iné regióny, vyhne sa ekonomickému, sociálnemu a politickému riziku.

66. SAR (Search and Rescue) služba
SAR (Search and Rescue) služba bude použitá na humanitárne pátracie a záchranné služby. Núdzové volania s využitím satelitov umožňujú presne identifikovať umiestnenie jednotlivých osôb, vozidiel v  leteckej, pozemnej a námornej udalosti. Na konci roku 1970 v krajinách: USA, Kanada, ZSSR a Francúzsko boli vyvinuté a umiestnené aktívne núdzové rádiové majáky s využitím satelitného systému. Tento systém sa označuje ako SARSAT (Search and Rescue Satellite-Aided Tracking). Ruské meno pre systém je "COSPAS". COSPAS-SARSAT systém používa šesť LEO (Low Earth Orbit) a päť GEO (geostacionárnych) satelitov.
Galileo-SAR plánuje rozšírenie a zlepšenie služieb COSPAS-SARSAT nasledujúcimi spôsobmi:
Takmer okamžitý príjem tiesňových volaní z ktoréhokoľvek miesta na Zemi (v súčasnosti existuje meškanie v priemere jednu hodinu).
Presné určenie polohy rádiových majákov (s presnosťou na metre namiesto súčasnej presnosti 5 km).
Zlepšenie efektívnosti zabezpečí 30 GALILEO satelitov na strednej obežnej dráhe, doplnené sú o existujúce LEO a GEO satelity z COSPAS-SARSAT systému).
GALILEO bude predstavovať novú funkciu SAR, na núdzový signál dáva aj odpoveď!

67. Rozdiel medzi SARSAT-COSPAS systémom a GALILEO systémom

68. Plánované presnosti pre systém Galileo
Service
Receiver Type
Horizontal Positioning Accuracy
Vertical Positioning Accuracy OS
Single Frequency
15m
35m
Double Frequency 4m 8m CS
<1m
PRS
6.5m
12m
SoL
4-6m

69. Konštalácia Galileo
Vesmírny segment Galileo sa bude skladať z 30 satelitov (z toho 3 satelity budú aktívne zálohy). Budú umiestnené v kruhových dráhach vo výške km. Satelity (každý o hmotnosti 680 kg s rozmermi 2,7m x 1,2m x 1,1m) budú rovnomerne rozdelené do 3 dráh s uhlom 56° k rovníku a obežná doba je 14 hodín a 5 minút.
Galileo satelity majú hmotnosť 700 kg s rozmermi 2,7 x 1,2 x 1,1 m. Sú navrhnuté tak, aby ich prevádzková životnosť bola 15 rokov. Požadovaný výkon je 1500 W, ktorý generujú veľké plochy solárnych panelov. V záujme zachovania súčasných navigačných dát bude satelit v rádiovom spojení s pozemnou časťou systému v pravidelných intervaloch po 100 minútach. Pozemná časť systému sa bude skladať z radu kontrolných centier spolu s  globálnou sieťou staníc pre rôzne úlohy. To zahŕňa monitorovanie signálu integrity a koordinácia predpokladá rozsiahle pátracie a záchranne služby.

70. Galileo satelit
Jadro pozemnej časti sa bude skladať z dvoch riadiacich centier systému GALILEO: riadiace centrum v Nemecku a v Taliansku. Hlavným riadiacim centrom bude nemecký Aerospace (DLR) v nemeckom Oberpfaffenhofene. Z tadiaľ riadenie bežnej prevádzky 30 družíc je naplánované na minimálne 20 rokov. Druhým komplexným riadiacim centrom s vlastnými osobitnými úlohami pre bežnú prevádzku sa bude nachádzať v Fucino v Taliansku. Toto miesto je zároveň hlavným záložným riadiacim strediskom, aby bolo k dispozícii v prípade akýchkoľvek problémov, ktoré môžu vzniknúť počas prevádzky. Riadenie umiestnených 30 satelitov bude rovnomerne rozdelená medzi European Satellite Control Center (ESA / ESOC) v Darmstadte, Nemecko a francúzskym National Space Studies Center (CNES) v Toulouse, Francúzsko. Reťaz približne 30 monitorovacích staníc Integrity Monitoring Station (IMS) rozmiestnených po celom svete bude riadiť a kontrolovať integritu satelitných signálov. Dve kontrolné centrá vyhodnotia informácie a IMS poplachy v prípade nadmernej odchýlky v polohe.

71. Ariane 5 raketa vynesie na obežnú dráhu 8 GALILEO satelitov

72. Plánované frekvencie systému Galileo a distribuované služby
Band: Frequency (MHz)
Signal Name
Frequency of Maxima (MHz)
Services
Modulation
DataRate
(Bit/s)
E5:
E5a (l5)
OS, CS
AltBOC(15,10) 50
E5b
OS, CS, SoL
250
E6:
E6b CS
BPSK(5)
1000
E6a
&
PRS
BOC(10, 5) -
L1:
L1 (L1 OS)
&
MBOC(6,1,1/11)
E1, E2:
E2 & E1
&
BOC (15, 2.5)
L6: L6
1544.5
SAR-Downlink

73. Frekvencia so šírkou oblasti vyhradenej pre systém Galileo

74. Plánované Galileo frekvencie

75. Vlastnosti troch existujúcich GNSS systémov – 1.časť tabuľky
GPS
GLONASS
GALILEO
Start of development
1973
1972
2001
1st Satellite Launch
Feb. 22, 1978
October 12, 1982
December 28, 2005
Number Satellites
Minimum: 24 / Maximum: 32
Currently: 14 Planned: passive reserves
Currently: Test Satellite Planned: active reserves
Orbitals 6 3
Inclination
55°
64.8°
56°
Altitude
20,180 km
19,100 km
23,222 km
Orbital Period
11 hours 58 min
11 hours 15.8 min
14 hours 5 min
Geodetic Data
World Geodetic System 1984 (WGS 84)
Parametry Zemli 1990 (PZ-90)
Galileo Terrestrial Reference Frame (GTRF)

76. Vlastnosti troch existujúcich GNSS systémov – 2.časť tabuľky
GPS
GLONASS
GALILEO
Time System
GPS-Time
Glonass-Time
GST (GALILEO System Time)
Signal Characteristic
CDMA
FDMA
Frequencies
2 frequencies, with a 3rd frequency planned 24 3
Encryption
Military Signal
CS and PRS services
Services
2 (civilian + military) / 4
2 (civilian + military) 5
Responsibility
US Department of Defense
Russian Defense Ministry
Civilian Governments of the EU
Integrity Signal
Currently none but planned
none
Planned

77. Video: Galilelo – atomové hodiny

78. Video - ERDS

79. Video: EGNOS

80. Video: ESA - Galileo

81. Video: Galileo – Európska cesta

82. Video: Galileo – čas a priestor

83. Video: Galileo signál

84. Video: Galileo pre slepcov

85. Video: Galileo 2008

86. Video: Galileo – mobilná orientácia

87. Video: Galileo pre automobily

88. Video: Satelitná navigácia cez internet

89. Video: ESA satelitný telekomunikačný program

90. Video: ESA

91. Elektrotechnika motorových vozidiel pre navigačné systémy

92. Navigačný systém ROUTE 66

93. Úvodná obrazovka: ROUTE66 Sync

94. Route66 sync – najrýchlejšia trasa autom z Košíc do Mníchova

95. Route66 sync – najrýchlejšia trasa autom z Košíc do Mníchova – satelitná mapa

96. Itinerár – navigovanie do cieľa: Odbočte doľava

97. Route66 Bluetooth GPS receiver

98. Navigačné zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

99. Navigačné zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

100. Navigačné zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

101. Navigačné zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

102. Navigačné zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

103. Navigačné zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

104. Navigačné zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

105. Navigačné zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

106. Navigačné zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

107. Navigačné zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

108. Navigačné zariadenie GARMIN StreetPilot 2720

109. © SOŠA Košice www.sosake.sk
august 2010