Systém Galileo je nazýván nástupcem Navstar GPS nebo ruského GLONASSu. Nabízí lepší přesnost, dokonce větší, než jeden metr, a spoustu novinek v navigaci. Celý systém se skládá z 30 družic. Jeho nejzajímavější novinkou je Search and Rescue service, což je služba nouzové lokalizace v rámci celosvětové družicové záchranné služby COSPAS/SARSAT s možností oboustranné komunikace.
Rozhovor s JUDr. Václavem Koberou
Director of Space Technologies and Satellite Systems Department at Ministry of Transport of the Czech Republic
Jaké jsou hlavní výhody systému Galileo ?
Třebaže lze využívat systém GPS, s řadou aplikací se stále čeká na nový systém Galileo. Použití technologie družicové navigace je dnes omezeno tím, že se v současné době jedná více méně o informativní systém. Uživatel se musí na základě informace z družicového systému nakonec sám rozhodnout o dalším kroku, za který je sám odpovědný. Služba pro veřejnost poskytovaná americkým systémem GPS a ruským systémem GLONASS je bez záruky, tzn. že není možno vymáhat náhradu škody způsobenou poruchou systému. Galileo dává uživateli možnost kontroly a ověření kvality signálu, tedy záruku spolehlivosti, a tím se otvírá možnost pro nové aplikace.
Systém Galileo by měl také poskytovat vyšší přesnost ve srovnání se stávajícími navigačními systémy. Družice systému Galileo se budou pohybovat na oběžných drahách s vysokým sklonem k rovníku, takže budou pokrývat i severnější oblasti Země, kde je kvalitní pokrytí dosavadními systémy nedostatečné. Další výhodou Galilea je, že to bude druhý nezávislý systém globální družicové navigace. Znamená to, že člověk, který využívá navigace například při kritických okamžicích, má v případě výpadku signálu, sabotáže apod. k dispozici druhý systém, který může využít.
V čem se liší od GPS?
Z ryze technického hlediska ve smyslu určování polohy se systém Galileo významně od systému GPS neodlišuje. Je tvořen jak vesmírným systémem s 30 družicemi na oběžné dráze, tak i potřebnou pozemní infrastrukturou, která slouží pro řízení celého systému. Družice Galileo jsou však technicky vyspělejší, např. jsou osazeny velmi přesnými rubidiovými atomovými hodinami a vodíkovými hodinami. Stabilita rubidiových hodin je tak vysoká, že se hodiny zpozdí jen o tři vteřiny za milion let. Vodíkové hodiny jsou ještě přesnější, zpozdí se jen o 1 vteřinu za milion let. Další výhodou je použití širokopásmové modulace navigačních signálů, které jsou tak více odolnější proti rušení.
Významný rozdíl spočívá v rozsahu nabízených navigačních služeb koncovým uživatelům a také v poskytování záruky za služby. Klasická GPS dnes nabízí pouze dva druhy signálů, ale pouze jeden je volně dostupný a druhý je vyhrazen pouze pro bezpečnostní složky.
Galileo bude poskytovat čtyři navigační služby splňující různé požadavky jejich uživatelů a jednu službu na podporu záchrany a vyhledávání. Kromě základní služby (open service) Galileo má být poskytována komerční služba (commercial service), která má zajistit pro uživatele spolehlivý a bezpečný signál. Služba pro životně kritické aplikace (Safety of Life) se bude moci uplatnit v činnostech a provozech, kde chybné určení polohy může mít za následek ohrožení lidských životů (vážná nehoda s mrtvými a těžce zraněnými). Tato služba bude zaručovat vysokou spolehlivost a integritu. Veřejná regulovaná služba (public regulated service) bude dostupná jen oprávněným uživatelům (většinou pro bezpečnostní složky státu).
Základem trhu globálních navigačních družicových systémů (GNSS) je především využívání základních signálů s údaji o poloze a čase, ale očekává se, že dojde k jeho dalšímu rozvoji díky plánovanému zavedení ověřování autenticity a šifrování signálů. Služby Galileo pokryjí potřeby jak běžných uživatelů silničního provozu, tak certifikované služby v letecké nebo železniční dopravě. Dále bude možno služeb využít při záchraně lidských životů, ochraně osob a jejich majetku i pro vědecké účely, komerční využití se zárukou spolehlivosti, přesné zemědělství atd.
Odborníci předpovídají, že 75 % trhu GNSS budou představovat výrobky a služby související s mobilními telekomunikacemi a osobními kapesními počítači, dalších 20 % inteligentní dopravní systémy (zejména silniční a veřejná osobní doprava a cestovní ruch) a zbývajících 5 % pak ostatní oblasti využití.
Proč by si měl obyčejný člověk koupit přijímač systému Galileo?
Samozřejmě proto, aby si mohl určit svoji polohu co nejpřesněji a měl garanci, že se na signál může spolehnout. Pokud bude vyžadovat garanci dostupnosti signálu, tak Galileo je jediná varianta. Stávající GPS funguje mimo jakoukoliv kontrolu svých uživatelů a plní primárně vojenský účel USA. Neexistuje systém varování před poruchami nebo nepřesnostmi. O zkreslení signálu se tak může uživatel dozvědět až několik hodin poté, co k němu došlo. Riziko, že by USA nečekaně vypnuly nebo úplně znepřístupnily signál GPS civilním uživatelům není sice velké, ale přesto existuje. Galileo bude v některých službách toto varování poskytovat. Je otázkou zda GPS i po své modernizaci bude nějakou garanci poskytovat.
Dá se Galileo kombinovat s GPS?
Galileo bude poskytovat autonomní služby pro určování polohy a navigaci. Technicky je systém navržen tak, že bude kompatibilní se systémem GPS a v některých službách bude interoperabilní. To znamená, že koncoví uživatelé budou schopni využívat služby poskytované oběma systémy s využitím jediného přijímače. Samozřejmě to závisí na výrobcích přijímačů, jestli budou osazovat svá zařízení kombinovanými čipy pro příjem navigačních signálů z více systémů. V dnešní době je asi nemyslitelné, aby byl budován systém, který není kompatibilní s již existujícími systémy. Cílem je poskytnout uživateli dostatek dat, aby určil svoji polohu s požadovanou přesností. Kombinace signálů ze dvou nebo více systémů (Galileo, GPS i GLONASS) umožní uživateli určit svoji polohu s daleko větší přesností, bude mít data z více družic. Navíc uživatel bude mít k dispozici další nezávislý systém, jak jsem uvedl dříve.
Je pravda, že Galileo nefunguje v budovách?
To je problém všech družicových navigačních systémů a souvisí fyzikálními vlastnostmi šíření rádiových vln. Všechny signály družicové navigace neprostoupí skrz pevné materiály kromě skla. Aby přijímač vypočítal polohu, potřebuje signály alespoň ze tří družic. To je někdy problém zejména v městských aglomeracích, v úzkých ulicích s výškovými budovami, nebo uvnitř budov, kdy není přímá viditelnost na družice. Existuje řada technických řešení jak polohu v budovách zjišťovat (Wi-Fi, mobilní sítě), ale je třeba se v rámci výzkumu a vývoje touto problematikou intenzivně zabývat. Systém Galileo svou konfigurací zlepší dostupnost signálu v budovách a tedy i možnost určovat polohu, čímž se výrazně rozšíří jeho možnosti použití. Samozřejmě nemůžeme očekávat, že signál Galileo bude dostupný všude, např. v podzemních garážích.
Jakou reálnou přesnost má Galileo?
Přesnost pro systémy družicové navigace je relativní pojem. Pro žádný systém GNSS není možné jednoznačně definovat přesnost jedním konkrétním číslem. Na přesnost určování polohy má vliv řada činitelů, které lze kategorizovat do tří základních skupin. První skupinu tvoří zdroje chyb v kosmické části, chyby ve vysílaných informacích z družice, druhou skupinu chyb tvoří vliv přenosové cesty od družice k přijímači a třetí skupina chyb souvisí s kvalitou přijímače. Konstelace družic Galileo, použitá širokopásmová modulace signálů, dává všechny předpoklady pro to, aby Galileo bylo přesnější než současné systémy.
Pro příklad: pokud budeme určovat polohu pomocí přijímače, který bude chyby do určité míry eliminovat, např. profesionální přijímač pro geodetické služby, můžeme se dostat až na přesnost centimetrů. S tím však souvisí i cena přístroje, čím kvalitnější, tím dražší a větší. Běžný uživatel s automobilovou navigací takovéto přesnosti zřejmě potřebovat nebude a asi ho bude více zajímat velikost, váha a vybavení přístroje. Pro běžného uživatele, který bude používat systém Galileo se tak může přesnost určení polohy pohybovat v jednotkách metrů.
Je pravda, že systém Galileo komunikuje obousměrně?
Je zde potřeba rozlišovat dvě roviny, rovinu řízení a kontroly družic Galileo v rámci družicového systému jako takového a rovinu koncového uživatele s navigačním přístrojem. Družice jsou řízeny z pozemních řídících center (jedno je v Bavorsku a druhé v Itálii) a tyto centra směrem k družicím vysílají korekce, nebo mění nastavení. Klasické přijímače pro určování polohy v rukou koncového uživatele žádným způsobem s družicemi nekomunikují a nic nevysílají. Jsou to pasívní prostředky, které signály pouze přijímají. Je to stejný princip jako rádiový přijímač v autě. Jednou z nabízených služeb systému Galileo, která by mohla tomuto kritériu částečně vyhovovat je záchranná a vyhledávací služba známá pod anglickým označením „Search and Rescue“, což ale není navigační služba. Jedná se o podporu celosvětového pátracího a záchranného systému COSPAS/SARSAT. Družice Galileo budou osazeny transpondéry, které budou schopny zachytit nouzové signály vysílané nouzovými bójemi COSPAS/SARSAT a tyto signály předají do řídícího střediska mezinárodní služby. Toto středisko pak zorganizuje záchrannou operaci (např. na širém oceánu nebo na rozsáhlých málo obydlených oblastech). Doposud člověk, který nouzový signál vyslal, neměl zpětnou vazbu, zda někdo signál zachytil a zda je pomoc na cestě. Družice Galileo budou umožňovat předat zpětnou informaci na bóji, která nouzový signál vyslala.
Jaké jsou náklady na celý systém?
Rozpočet na program Galileo byl stanoven pro období 2007 – 2013 ve výši 3,4 mld. EUR. Vlivem zpoždění programu a prodražení některých aktivit spojených zejména s vypouštěním družic je třeba investovat dalších 1,9 mld. EUR na dokončení. Pro následující období (2014 – 2020) by měly být evropské programy GNSS financovány ve výši 7,897 miliard EUR. Tato částka by měla pokrýt jak dokončení systému, tak by měla pokrýt veškeré záležitosti spojené s jeho provozem. Vybudování systému až do jeho plné provozuschopnosti se všemi službami v roce 2019 má tedy stát přes 5 mld. EUR.
Jak se na systému podílí Česko?
Podíl ČR na systému je možné rozdělit do několika úrovní. ČR jako právoplatný člen EU se podílí na činnostech poradních pracovních skupin, výborů a rad, která EK zřídila v souvislosti s výstavbou systému. Technickou stránku realizace systému má na starosti Evropská kosmická agentura (ESA). Řada českých podniků se úspěšně angažuje v jejích projektech nebo i v projektech EU, které se k problematice vesmíru, družicové komunikace a navigace vypisují. Velké kontrakty jako např. na výstavbu družic Galileo získaly velké zahraniční společnosti s bohatými zkušenostmi, ale mnoho českých společností s těmito konsorcii dlouhodobě úzce a úspěšně spolupracují.
ČR hostí agenturu GSA, která bude odpovědná za řízení systému Galileo. Umístění GSA v Praze není pro ČR jen prestižní otázka získání evropské agentury. Sídlo v Praze bude vedle provozu odpovídat za oblasti marketingu, akvizicí a certifikace Galilea. Zde vidíme významný potenciál, který může přinést nové impulsy a podporu hlavně pro malé a střední podnikání v ČR a EU. ČR by měla využít přítomnosti GSA k rozvoji průmyslu v oblasti technických inovací, a zvýšit tak svoji konkurenceschopnost.
GPS ovládá americká vláda, kdo bude ovládat Galileo?
Evropský program Galileo je primárně navržen jako projekt řízený a spravovaný civilní správou. Vlastníkem Galileo je EU, tedy všechny členské státy. Galileo je prvním společným projektem EU reprezentované Evropskou komisí a Evropskou kosmickou agenturou. EK nese plnou odpovědnost za program, za jeho financování a zprovoznění. Jak jsem již řekl dříve, organizační stránka týkající se zajištění provozu, údržby a koncepční stránka týkající se obnovy a modernizace bude v kompetenci agentury GSA. Technickou část spojenou s vyprojektováním, výstavbou a zprovozněním celého systému má na starosti Evropská kosmická agentura. Každodenní provozní řízení jednotlivých komponentů systému, sběr dat a korekce družic zabezpečují kontrolní a řídící centra rozmístěné po celém světě.
