Satellitnavigeringssystem

Det uppskattas att den kumulativa omsättningen för GNSS-tillämpningar för konsumenter kommer att uppgå till cirka 960 miljarder euro 2019–2029, vilket motsvarar cirka 38 procent av den globala GNSS-marknaden. Inom konsumentsegmentet är största delen av enheterna med GNSS-mottagare mobiltelefoner. Det förväntas att marknaden för olika bärbara enheter såsom sportklockor och olika spårare kommer att växa kraftigt under de kommande åren.

Förutom tillgången till positionsinformation är det viktigt att konsumentsegmentets enheter har en låg strömförbrukning och att positionsinformationen genereras snabbt efter att enheten slagits på. Att GNSS-systemen inte fungerar inomhus är ett klart problem.

Trafiksystemen är den största användaren av satellitpositioneringssystem. Tillämpningsområdena kan grovt indelas i mervärdestjänster såsom ruttnavigering och säkerhetskritiska tillämpningar såsom trafikstyrningssystem.

Inom vägtrafiken är ruttnavigering ett dagligt tillämpningsområde för GNSS-system som utnyttjas av alla användargrupper, från privatpersoner till yrkesförare och myndigheter. Tillämpningarna inom intelligenta transporter utvecklas snabbt. Utöver autonom körning finns det många system för förarassistans och tillämpningar för trafikövervakning som stöder sig på GNSS-baserad positionsinformation. Positionsinformation genererad av GNSS-system utnyttjas också inom transportlogistik i tillämpningar för frakt- och materielövervakning. Även vägslitage kan bedömas genom övervakning av trafikmängder och tunga transporter. 

Inom flygtrafiken och flygtrafiktjänsterna är utnyttjandet av GNSS-system mångsidigt. GNSS-system utnyttjas bland annat i optimeringen av flygtrafikens ankomstköer och landningsrutter. Flygplatsoperatörer och leverantörer av flygtrafiktjänster ska dock vidta nödvändiga åtgärder för att säkerställa att de fortfarande kan tillhandahålla sina tjänster på andra sätt i händelse av avbrott i satellitnavigeringen.

Den obemannade luftfarten är stadd i kraftig utveckling och marknaden förväntas ge många näringsgrenar stor kommersiell nytta. Vid framförande av drönare är tillgången på noggrann positions- och höjdinformation av största vikt. För generering av informationen kan GNSS-systemen kompletteras med RTK-metoder och sensorbaserad tröghetspositionering.

Inom spårtrafiken i Finland används satellitpositionering för att producera uppgifter om tågtrafiken. Majoriteten av tågen är nuförtiden utrustade med GNSS-positionsgivare som överför positionsdata till tidtabellssystemet. Även tjänsterna för inspektion av banan och underhållet av uppgifterna om banhållningens egenskaper använder GNSS-positionering.

Inom sjöfart stöder sig bestämningen av fartygens position särskilt på öppet hav på GNSS-system. Inom kustfarten och sjöfarten på inre vattenvägar används dessutom parallella metoder, exempelvis radarsystem, för att producera positionsinformation. Inom sjöfarten används positionsinformation såväl för fartygets egen ruttnavigering som för övervakning av den marina lägesbilden och för trafikledning.

Inom logistiken finns det många potentiella användningsområden för GNSS-tillämpningar, såsom övervakning av materiel i realtid. När positionen för materiel är känd kan man vid behov ändra transport- och ruttplanen mycket snabbt. Även spårning av partier eller kollin i realtid är möjlig. Fördelen med att transporter sker vid rätt tid är att behovet av mellanlager minskar, att produktionsprocesser effektiviseras och att kundservicen förbättras. Inom logistiken är förutsägbarhet och tillförlitlighet viktigt, vilket innebär att man utöver den egna positionen också behöver uppdaterad information, och ofta positioneringsbaserad information, om trafikstockningar och störningar.

Inom skogsindustrin baseras transporterna av råvirke till stor del på satellitpositionering. Efter att skoterföraren transporterat virket ut ur skogen till en väg, markerar hen virkestravens plats elektroniskt med hjälp av satellitpositionering. Också styrningen av skogsmaskinens drift på avverkningsområdet kräver noggrann positionsinformation – arbetet blir betydligt effektivare om gränslinjer identifieras och övervakas automatiskt med hjälp av GNSS-positionering.

Inom jordbyggnad automatiserar man arbetsmaskinernas drift genom att modellera det objekt som ska byggas, till exempel en planskild trafikplats, tredimensionellt i planeringsfasen och därefter överföra modellen till ett arbetsstyrningssystem. På en byggarbetsplats kan driften av arbetsmaskiner assisteras vid markfyllning genom att styra dem utifrån positionsinformation och modellering av objektet. GNSS-baserad maskinstyrning effektiviserar arbetet betydligt jämfört med manuella lantmäterimetoder.

Jordbruksmaskinernas drift kan assisteras på basis av positionsinformation: till exempel kan spridningen av gödningsmedel optimeras automatiskt genom att övervaka traktorns rörelse på åkern. Det är också möjligt att samla in information om tillväxt och förhållanden i området baserat på GNSS-positionsdata och ett mätsystem som är kopplat till traktorn. Det förväntas också att autonoma jordbruksmaskiner blir vanligare under de kommande åren.

All information med position som en egenskap är geografisk information i vilken positionen anges till exempel med en adress, områdets namn (såsom kommunens eller statens namn), identifieringsuppgift (till exempel fastighetsbeteckning) eller koordinater. Geografisk information är till exempel information om byggnader, verksamhetsställen, kommuner, naturskyddsområden, väder, brott, olyckor, radiohörbarhet, mobiltelefoners position, trafikleder och statistiska uppgifter med mera. Tack vare sin positioneringsegenskap kan geografisk information utnyttjas och effektivt kombineras med olika geodatametoder i många slags analyser, planer och kartor.

GNSS-systemen hör till de viktigaste källorna för generering av positionsinformation i olika geodatatillämpningar.

Många verksamheter som är kritiska även med tanke på försörjningsberedskapen, såsom telenät, energiöverföringssystem samt bank- och betalningssystem, behöver noggrann tidssynkronisering mellan olika verksamhetsenheter.

En noggrann tidssynkronisering kan genomföras baserat på tidsinformation som tillhandahålls av olika signaleringssystem, såsom fiberoptiska nät, atomklockor eller GNSS-system. Fördelarna med GNSS-tidsinformation är särskilt tydliga i telenätstillämpningar, där ständigt ökande datahastigheter kräver en noggrannare tidssynkronisering mellan nätverkets delar.

Nödsamtalssystem

Inom räddningsväsendet behövs positionsinformation främst när olyckor ska lokaliseras och räddningsutrustning styras till olycksplatser. Typiskt förmedlas informationen om positionen för en olycksplats till nöd-centralen i samband med nödsamtalet. Beklagligt ofta är den muntliga positionsinformationen dock inexakt eller till och med felaktig, vilket gör det svårare att styra hjälp till olycksplatsen. Nödsamtalsapplikationer som automatiskt förmedlar positionsinformation blir allt vanligare: till exempel 112-applikationen som används i Finland förmedlar positionsinformation från GNSS-systemen till räddningsmyndigheten under sam-talet.

För att nödsamtalsapplikationer som automatiskt förmedlar positionsinformation ska börja användas i större utsträckning har två betydande lagstiftningsprojekt startats inom EU:

• År 2018 blev eCall-systemet obligatoriskt i nya fordon inom EU. Detta system förmedlar automatiskt information om positionen och rörelserna för ett fordon som varit inblandat i en olycka.
• Från och med mars 2022 förutsätter EU-förordningen C/2018/8383 att alla mobiltelefoner som säljs till EU ska stödja nödsamtalstjänsten E112, där GNSS-baserad information om uppringarens position automatiskt sänds till räddningsmyndigheten under ett vanligt 112-nödsamtal.

Stöd för en global räddningstjänst

Det europeiska Galileo-systemets satelliter har inbyggt stöd för det globala nödsignalsystemet Cospas-Sarsat. Med systemet kan nödställda farkoster, luftfartyg och friluftsutövare förmedla en nödsignal till räddningsmyndigheten med hjälp av en särskild nödfyr. I Finland är gränsbevakningsväsendet den myndighet som ansvarar för Cospas-Sarsat-samarbetet.    

Vid myndighetsanvändning utnyttjas positionsinformation genererad av GNSS-system i ledningssystem när man tar fram lägesbilder och för att samordna mobila enheter. Liksom inom den privata sektorn använder myndigheter också satellitnavigering för ruttnavigering av olika mobilitetsformer och för tidssynkronisering av mät- och styrsystem. Till de myndigheter som använder positionsinformation hör räddningsväsendet, socialväsendet, polisväsendet, gränsbevakningsväsendet, tullen, Försvarsmakten, trafiksystemsaktörer, förvaltningens miljö- och naturresursbranscher, Meteorologiska institutet, Översvämningscentralen, Yleisradio och kommuner.

Den mest betydande skillnaden mellan GNSS-tillämpningarna för myndigheters användning och tillämpningarna för den privata sektorn är kravet på kontinuitet i verksamheten även under exceptionella omständigheter. Därför gav regeringens finanspolitiska ministerutskott i november 2020 en riktlinje om att Finland under 2024 nationellt ska börja använda den offentligt reglerade PRS-tjänsten som erbjuds via det europeiska satellitpositioneringssystemet Galileo.

Satellitbaserade stödsystem (SBAS, Satellite Based Augmentation System) har utvecklats för att komplettera satellitnavigeringen med hjälp av markstationer, analyscentrum och satelliter som sänder korrigeringsdata. De genererar korrigerings- och tillförlitlighetsdata för positionsbestämning, data som vanligen förmedlas till användarna via satelliter som ligger i geostationära banor (GEO). I Europa används EGNOS–systemet, som drivs av EU och vars nuvarande version fungerar som stödsystem för GPS.

EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) togs i bruk 2009. Systemets 39 RIMS-stationer (Ranging Integrity Monitoring Stations) övervakar GNSS-signaler och tillhandahåller korrigerings- och tillförlitlighetsinformation för positionsbestämning i Europa. Data sänds till användarna via tre geostationära satelliter eller alternativt via EDAS-nättjänsten. De geostationära satelliterna syns i Finland lågt nere vid södra horisonten, vilket försvårar mottagningen av stöddata.

EGNOS har tre tjänster: en öppen tjänst, en livräddande tjänst och en EDAS-datadelningstjänst.

Vad är EGNOS? 

DGNSS-tjänsterna baserar sig på noggranna uppgifter om referensstationers positioner, som kan användas för att bestämma hur mycket observationerna av avstånd till GNSS-satelliter avviker från det faktiska avståndet. Dessa avståndsskillnader kallas DGNSS-korrigeringar och vidarebefordras till användarna via datanätet. Användarens mottagare korrigerar först de avstånd som den detekterat i enlighet med dessa differentialkorrigeringar och beräknar sedan sin position på normalt sätt. DGNSS-korrigeringar kan användas i realtid.

Som exempel på DGNSS-tjänster kan nämnas Lantmäteriverkets tjänst FINPOS. (Länk på finska)

I de noggrannaste positionerings- och navigeringstillämpningarna använder man mätningar av bärvågsfas och regionala stödtjänster såsom RTK (Real Time Kinematic) och NRTK (Network Real Time Kinematic).

PPP-tekniken (Precise Point Positioning) har utvecklats snabbt. Tack vara lägre priser på multisystemmottagning och mottagare kan denna teknik utmana den traditionella DGNSS-tekniken (Differential Global Navigation Satellite System) och åstadkomma en navigeringsnoggrannhet på decimeternivå i realtid. Korrigeringstjänster tillhandahålls via geostationära satelliter av flera företag.

Galileos precisionstjänst HAS baserar sig på PPP-teknik och är öppen och gratis för alla, och när den blir klar för drift erbjuder den globalt en positioneringsnoggrannhet på 20 cm.