GNSS vs. GPS: Hvilken teknologi er best for deg?

Navigasjon i verden: En dybdegående titt på GNSS og GPS

Globale navigasjonssystemer, som GNSS og GPS, samarbeider for å øke presisjonen og effektiviteten i posisjoneringstjenester.

Moderne navigasjonsteknologi har blitt en essensiell del av hverdagen for mange. Disse systemene anvendes i en rekke bransjer for å oppnå mer nøyaktige målinger og posisjonsbestemmelser.

Avansert navigasjonsteknologi er ikke bare nyttig for å fastslå avstander og vinkler; den er også en sentral komponent i mange profesjonelle felt, hvor presise målinger er avgjørende.

Kartleggings- og landmålingsbransjen var blant de første til å ta i bruk GPS-teknologien, som gir større nøyaktighet, raskere resultater og krever mindre menneskelig innsats.

I anleggsbransjen er bruk av bakkekontrollsystemer og droner blitt vanlig praksis for å lede arbeidet mot høyere effektivitet og økt produktivitet.

Selv om satellittnavigasjon opprinnelig var utviklet for militære formål, har bruken av disse teknologiene i dag ekspandert til både privat og offentlig sektor i mange markedssegmenter, inkludert bygg og anlegg, vitenskap og andre områder.

De fleste er kjent med GPS, som kan spare betydelig tid ved navigering i ukjente områder. GNSS er derimot et begrep som ikke er like utbredt.

I denne artikkelen vil vi utforske GNSS, og vi vil se på forskjellene mellom GNSS og GPS. Målet er å avdekke hvilken teknologi som er mest fleksibel, pålitelig og nøyaktig for ulike formål.

La oss starte!

Hva er GNSS?

GNSS, som står for Global Navigation Satellite System, er et paraplybegrep for de ulike satellittnavigasjonssystemene som opereres av forskjellige land. Disse systemene sender signaler fra verdensrommet som overfører data om tid og posisjon til GNSS-mottakere på jorden. Mottakerne bruker disse dataene til å bestemme enhetens nøyaktige posisjon.

Satellittene som kretser rundt jorden kalles konstellasjoner, og derfor refererer GNSS også til satellittkonstellasjoner. GNSS er nyttig i en rekke sektorer, inkludert transport, romfart, jernbane, kollektivtrafikk, veitransport, sjøfart og luftfart.

Navigasjon, posisjonering og tidsbestemmelse er kritiske elementer innen landmåling, beredskap, gruvedrift, presisjonsjordbruk, finans, politiarbeid, vitenskapelig forskning, telekommunikasjon og mer. Ytelsen til GNSS kan forbedres ved hjelp av regionale satellittbaserte systemer som EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service).

Eksempler på GNSS inkluderer det amerikanske NAVSTAR GPS, det europeiske Galileo, det kinesiske BeiDou og det russiske GLONASS (Global’naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema).

EGNOS bidrar til å forbedre påliteligheten og nøyaktigheten til GPS-informasjon ved å gi data om signalenes integritet og korrigere feil i signalmålinger. Systemets ytelse vurderes ut fra fire hovedkriterier:

• Nøyaktighet: Forskjellen mellom målt og faktisk hastighet, tid eller posisjon.
• Kontinuitet: Indikerer om systemet fungerer uten avbrudd.
• Integritet: Systemets evne til å gi et konfidensnivå for posisjonsdata og eventuelle alarmer.
• Tilgjengelighet: Prosentandelen av tiden et signal oppfyller kravene til nøyaktighet, kontinuitet og integritet.

GNSS-teknologi trenger signaler fra minst fire satellitter for å beregne posisjonen ved hjelp av komplekse trilaterasjonsberegninger. Satellittene utgjør det som kalles romsegmentet, et av tre hovedsegmenter i GNSS.

Disse segmentene er sentrale i GNSS-teknologi:

• Romsegmentet: Satellittene som kretser mellom 20 000 og 37 000 km over jordoverflaten.
• Kontrollsegmentet: Et nettverk av dataopplastingsstasjoner, overvåkingsstasjoner og hovedkontrollstasjoner rundt om i verden.
• Brukersegmentet: Utstyret som mottar signaler fra satellittene og beregner posisjoner basert på satellittenes bane og tid.

Hva er GPS?

Global Positioning System (GPS) er et radionavigasjonssystem som brukes til å bestemme nøyaktig posisjon, hastighet, tid og mer, uavhengig av værforhold. Det kan brukes til lands, til vanns og i luften.

GPS ble opprinnelig utviklet i 1978 som en prototype av det amerikanske forsvarsdepartementet og ble fullt operativt i 1993 med en komplett konstellasjon på 24 satellitter.

GPS eies av den amerikanske regjeringen og drives av US Space Force. GPS brukes ikke bare av militært personell, men også av kommersielle og sivile brukere over hele verden. Selv om USA opprettet og kontrollerer GPS-systemet, er det tilgjengelig for alle med en GPS-mottaker.

GPS er en type GNSS-teknologi som gir tids- og posisjonsdata til GPS-mottakere. Systemet krever ikke at brukeren overfører data, og det fungerer sømløst på alle enheter med god internettilkobling.

Innen teknologi er det en hovedprioritet å fremme nye konsepter. De teknologiske kravene til det eksisterende systemet fører derfor til modernisering av GPS-systemet, som implementerer neste generasjons operasjonelle kontrollsystem og GPS Block IIIA-satellitter.

GPS består av tre deler: satellitter, mottakere og bakkestasjoner. Her er en oversikt over funksjonene til hver:

• Satellitter: Fungerer som stjerner i en konstellasjon og sender ut signaler.
• Bakkestasjoner: Bruker radar for å sørge for at satellittene er i de posisjonene de skal være.
• Mottaker: En enhet (f.eks. i en telefon eller bil) som konstant søker etter signaler fra satellittene og beregner avstanden fra posisjonen der du befinner deg til posisjonen du er ute etter.

GNSS vs. GPS: Hvordan de fungerer

Hvordan fungerer GNSS?

Selv om GNSS-systemer varierer i design og alder, er funksjonsprinsippet det samme. Satellittene sender ut to bølger i L-båndet, L1 og L2. Disse bærebølgene overfører data fra satellittene til jorden.

GNSS-mottakere har to hoveddeler: en antenne og en prosessorenhet. Antennen mottar signalene fra satellittene, mens prosessorenheten registrerer signalene. Minst fire satellitter kreves for å samle inn nøyaktig informasjon og fastslå posisjonen.

GNSS-satellitter går i bane rundt jorden hver 11. time, 58. minutt og 2. sekund. Hver satellitt sender ut kodede signaler med et nøyaktig tidsstempel og detaljert informasjon om satellittbanen. Denne informasjonen brukes av mottakeren til å beregne satellittens posisjon og justere for nøyaktig posisjonering.

Mottakeren beregner tidsforskjellen mellom tidspunktet signalet mottas og sendes for å finne den nøyaktige avstanden, som gir resultater i form av høyde, lengdegrad og breddegrad.

Hvordan fungerer GPS?

GPS fungerer ved hjelp av en trilaterasjonsteknikk som samler signaler fra satellitter for å gi posisjonsinformasjon til brukeren. Satellitter i bane rundt jorden sender ut signaler som leses og tolkes av GPS-enheten på eller nær jordoverflaten.

GPS-enheten må lese signaler fra minst fire satellitter for å beregne posisjonen nøyaktig. Hver satellitt fullfører to omløp rundt jorden hver dag og sender ut et unikt signal, tid og informasjon om satellittbanen.

En enkelt satellitt vil ikke gi en nøyaktig posisjon, siden en GPS-enhet bare gir avstanden til satellitten.

Som GNSS består GPS også av tre segmenter: romsegment, kontrollsegment og brukersegment.

• Romsegmentet: Består av over 30 satellitter i bane som drives av US Space Force. Disse satellittene sender radiosignaler til overvåkings- og kontrollstasjoner på jorden.
• Kontrollsegmentet: Inkluderer sikkerhetskopier, flere overvåkingsstasjoner, dedikerte bakkestasjoner og en hovedkontrollstasjon. Dette sørger for at GPS-satellittene fungerer og befinner seg i riktig bane.
• Brukersegmentet: Omfatter alle som bruker GPS-satellitter for posisjonsmåling, navigasjon og tidsbestemmelser.

GNSS vs. GPS: Fordeler og begrensninger

Fordeler med GNSS

GNSS omfatter satellitter fra forskjellige land for å gi mer nøyaktig informasjon. Her er noen av fordelene med GNSS:

• Alle globale navigasjonssystemer er tilgjengelige til enhver tid. Hvis ett system svikter på grunn av atmosfæriske forhold, kan et annet system tre i kraft. Dette gir bedre tilgjengelighet og tilgang til signaler.
• Nøyaktige tidsdata kan brukes til å utvikle IoT-nettverk med høy presisjon.
• Satellittkonstellasjonen gir en bedre navigasjonsløsning, noe som reduserer TTFF (Time to First Fix).
• Posisjonsnøyaktigheten gir kostnads- og tidsbesparelser.
• Uavbrutt tilkobling på alle steder, selv i store skoger, grotter eller tett befolkede områder.
• GNSS-mottakere fjerner automatisk feilaktige satellitter fra navigasjonslisten for å gi den beste løsningen.

Begrensninger ved GNSS

Her er noen av begrensningene til GNSS:

• Ytterligere systemer kreves for å støtte presisjonstilnærminger.
• Vertikal nøyaktighet kan være lavere enn 10 meter.
• Ytterligere systemer må distribueres for å oppfylle kravene til tilgjengelighet, nøyaktighet, kontinuitet og integritet.
• Systemet påvirker flyoperatører, piloter, flygeledere og reguleringspersonell.
• Sikker navigasjon avhenger av nøyaktigheten til databasene.

Fordeler med GPS

• Enkel i bruk
• Lav kostnad
• 100 % dekning av jorden
• Drivstoffbesparelser takket være nøyaktig navigasjon
• Mulighet for å finne nærliggende hoteller, bensinstasjoner, butikker osv.
• Enkel integrasjon i ulike enheter
• Solid sporingssystem

Begrensninger ved GPS

• GPS-brikken kan tappe batteriet i enheten.
• Fungerer ikke gjennom solide vegger, noe som begrenser bruken innendørs eller under vann.
• Nøyaktigheten avhenger av signalkvaliteten fra satellittene.
• Posisjonsinformasjonen blir mindre nøyaktig når antallet tilgjengelige satellitter er begrenset.
• Geomagnetiske stormer eller andre atmosfæriske forhold kan påvirke tilgangen til posisjonsinformasjon.
• Landmålingsutstyr trenger klar sikt til himmelen for å motta signaler.
• Unøyaktigheter kan føre til feilaktig navigasjon eller plassering.

GNSS vs. GPS: Anvendelsesområder

Anvendelsesområder for GNSS

GNSS-teknologien ble først utviklet på 1900-tallet for å hjelpe militært personell, men brukes i dag i mange forskjellige sammenhenger:

• I moderne biler brukes GNSS til å vise bevegelige kart, posisjon, retning, hastighet og restauranter i nærheten.
• Luftnavigasjonssystemer bruker kartvisning, og GNSS er også koblet til autopiloten for rutenavigasjon.
• Skip og båter bruker GNSS til å navigere på hav, innsjøer og elver. GNSS brukes også i båter med selvstyrende utstyr.
• Tungt utstyr innen bygg og anlegg, presisjonsjordbruk og gruvedrift bruker GNSS for å styre maskinene.
• Sykkelryttere bruker GNSS for både trening og konkurranse.
• Klatrere, turgåere og vanlige fotgjengere bruker GNSS for å finne posisjonen sin.
• GNSS-teknologien er også tilgjengelig for synshemmede.
• Romfartøy bruker GNSS som et navigasjonsverktøy.

Anvendelsesområder for GPS

GPS brukes i mange forskjellige anvendelsesområder verden over. Her er noen eksempler:

• Luftfartsindustrien bruker GPS for å gi passasjerer og piloter sanntidsposisjon.
• Den maritime industrien bruker GPS for nøyaktig navigasjon.
• Bønder bruker GPS-mottakere i landbruksutstyret.
• Landmåling
• Militære operasjoner
• Finansielle tjenester
• Telekommunikasjon
• Veiledning av tunge kjøretøy
• Sosiale aktiviteter
• Lokalisering av stillinger
• Finn steder i nærheten
• Skattejakt
• Solo reiser

Og mye mer.

GNSS vs. GPS: Forskjeller

GPS brukes ofte for å finne steder, restauranter, adresser og mer. Du kan også dele din nåværende posisjon. Men under signalforstyrrelser vil du ikke kunne få tilgang til denne informasjonen.

GNSS har et lignende funksjonsprinsipp som GPS, men med mer fleksibel og pålitelig tilgang til lokasjoner selv under forstyrrelser. Systemet inkluderer GPS, Baidu, Galileo, GLONASS og andre konstellasjonssystemer, noe som gjør det til et internasjonalt system med flere satellitter. GNSS bruker altså flere GPS-satellitter fra forskjellige land for mer nøyaktig navigasjon.

Her ser vi nærmere på de viktigste forskjellene mellom teknologiene, basert på noen aspekter:

Kriterier	GNSS	GPS
Orbital høyde	Kombinerer orbitalhøyden til forskjellige satellitter, for eksempel 19 100 km for GLONASS og 20 200 km for GPS.	GPS-satellitter flyr i en høyde på 20 200 km med en nøyaktighet på 12 timer. Resultatet er presisjon på centimeter- eller millimeternivå.
Nøyaktighet	Gir mer presis informasjon da den bruker data fra flere satellittsystemer.	Gir mindre presis informasjon da den kan svinge på grunn av atmosfæriske forhold eller signalblokkering. Registrerer en presisjon på 4,9 m til 16 fot.
Opprinnelsesland	GNSS inkluderer GPS fra USA, GLONASS fra Russland, Galileo fra Europa og BeiDou fra Kina.	Er en type GNSS-system som ble utviklet i USA.
Satellitter	Har 31 satellitter fra GPS, 24 fra GLONASS, 26 fra Galileo og 48 fra BeiDou.	Har 21 satellitter i bane.
Omløpstid	Omløpstiden for de ulike systemene er: GLONASS: 11 timer og 16 minutter Galileo: 14 timer og 5 minutter BeiDou: 12 timer og 38 minutter NAVIC: 23 timer og 56 minutter	Flyr i sirkulære baner med en omløpstid på 12 timer, eller to ganger om dagen.
Status	Statusen til hvert navigasjonssystem er forskjellig. GLONASS er operativt, BeiDou har 22 operative satellitter, med mer.	GPS er operativt.
Signal	Effektnivået til GNSS er 125 dBm og varierer avhengig av satellittene fra ulike land.	Konstant signalstyrke på 125 dBm.

GNSS gir mer nøyaktige data da systemet kombinerer informasjon fra flere satellitter fra forskjellige land. GPS er på sin side en spesifikk dataleverandør som kontrolleres og vedlikeholdes av den amerikanske regjeringen.

Konklusjon

GPS er en type GNSS og var det første globale satellittnavigasjonssystemet. GPS brukes ofte som et generelt uttrykk for et satellittnavigasjonssystem. Begge systemene fungerer etter samme prinsipper, men har ulike arbeidsmåter.

GNSS og GPS brukes i en rekke felt der det er behov for presis og kontinuerlig tilgjengelig informasjon om tid og posisjon, som transport, maritim navigasjon, mobilkommunikasjon, landbruk, idrett og mye mer.

Du kan også være interessert i å utforske programvare for GPS-posisjonsendring for iOS-enheter.