In een tijd dat half Nederland de straten afspeurt naar Pokémon wordt nauwkeurige locatiebepaling steeds belangrijker. We zijn voor ons besef van locatie steeds meer afhankelijk van onze technologische hulpmiddelen dan van intuïtie en analoge kaarten. Dat bleek ook in het artikel over ‘Hedendaagse ontdekkingsreizigers’ waarin met nieuwe technologie gezocht werd naar lang vergeten steden. Het is dus van belang dat onze apparatuur accuraat is en snel werkt, maar op welke manier bepalen onze smartphones eigenlijk hun locatie? Daar gaan we in dit artikel verder op in.

Waarschijnlijk komt de term GPS in je op, niet geheel toevallig aangezien het in de titel staat. GPS (Global Positioning System) is voor het eerst geïmplementeerd door verschillende takken van het leger van de VS. Het systeem had dan ook een militair doel. Midden in de koude oorlog, in 1967, had niemand kunnen denken dat hetzelfde systeem dat intercontinentale raketten naar hun doel moest leiden, jaren later hordes studenten zou helpen in hun zoektocht naar een bepaald soort Pokémon.

Geschiedenis van GPS

Pas in 1983 zou het Amerikaanse systeem, NAVSTAR geheten, civiel bruikbaar worden. De reden hiervoor was het neerstorten van Korean Air-vlucht 007. Dit vliegtuig was door een navigatiefout per ongeluk in het luchtruim van de Sovjet-Unie terecht gekomen die actie ondernam door het vliegtuig neer te schieten. Door het ongeluk met de Boeing 747 kwamen 269 mensen om het leven, waaronder een Amerikaans congreslid. Er volgde een wereldwijde golf van protest op het neerschieten van het vliegtuig, waarop de Sovjet-Unie verklaarde dat men niet wist dat het om een burgervliegtuig ging en dat ze ervan uit gingen dat het een provocatie was met als doel de reactietijd van de Sovjet-Unie te testen. Als reactie gaf president Ronald Reagan van de VS de GPS-technologie vrij voor civiel gebruik.

Het royale aanbod van president Reagan kwam echter met een gebrek. Om de technologie van miljarden aan investeringen niet helemaal te delen werd besloten om een afwijking in te bouwen. In het begin was deze afwijking rond de honderd meter horizontaal en vijftig meter verticaal, maar naarmate de tijd vorderde konden ook burgers gebruik maken van een steeds nauwkeuriger signaal. Sinds 2000 is het bovendien mogelijk om de afwijking per gebied uit te zetten of te verminderen. Daardoor kan de westerse burger gebruik maken van een redelijk nauwkeurig signaal, terwijl landen als Afghanistan het met een veel minder nauwkeurig signaal moeten doen. Het militaire signaal heeft daarentegen altijd slechts een afwijking van enkele meters en geavanceerde ontvangers kunnen de nauwkeurigheid naar enkele millimeters brengen.

De werking van GPS

Zoals je waarschijnlijk wel eens is opgevallen werkt GPS binnenshuis bijzonder slecht. Dat komt door de manier waarop de technologie werkt. Elke keer dat je je locatie bepaalt zoekt je telefoon namelijk naar een radiosignaal.  het signaal wordt afgegeven door satellieten en heeft moeite gebouwen binnen te komen. Die signalen kunnen door GPS ontvangers worden opgevangen en gedecodeerd worden. Smartphones maken bijvoorbeeld gebruik van dit soort ontvangers, maar er zijn ook ontvangers ontwikkeld die nog nauwkeuriger zijn. Dat zijn vaak ontvangers die gebruikt worden in het bedrijfsleven of voor militaire doeleinden.

Het Amerikaanse systeem heeft tenminste 24 actieve satellieten rond de aarde hangen. Door de manier waarop de satellieten gepositioneerd zijn heeft het Amerikaanse systeem wereldwijde dekking, wat natuurlijk wel zo handig is als je er kernraketten mee wil leiden.

Voor een nauwkeurige locatiebepaling zijn er tenminste drie satellieten nodig en de locatie wordt weergegeven in lengte en breedtegraden. Een ontvanger moet voor het nauwkeurig bepalen van de locatie de exacte tijd weten die wordt gegeven door een atoomklok. Aangezien zo’n klok over het algemeen niet in de huis-, tuin- en keukensmartphone zit is hiervoor tenminste een vierde satelliet nodig. De satellieten beschikken over vier atoomklokken die een levensduur van ongeveer anderhalf jaar hebben. Om de nauwkeurigheid verder te verbeteren wordt er daarbij gebruik gemaakt van grondstations. Die grondstations berekenen waar de satelliet zou moeten zijn en of die daar ook daadwerkelijk is. Zo niet, dan wordt er een correctie doorgevoerd. Voor het hele systeem geldt dat hoe meer satellieten worden ‘gezien’, hoe nauwkeuriger de locatiebepaling wordt.

Meerdere systemen: Russisch, Chinees en Europees

Tenminste 24 satellieten die vanaf een hoogte van twintig kilometer via radiosignalen contact maken met apparaten op de grond. Dat klinkt nog best overzichtelijk, ware het niet dat er nog veel meer satellieten voor GPS hoog in de lucht hangen.

Er zijn namelijk naast het NAVTAR-systeem nog meer GPS-systemen. Daarom is de overkoepelende term voor dit soort systemen eigenlijk geen GPS, maar GNSS (Global Navigation Satellite System). Rusland heeft een eigen systeem, genaamd Glonass. Ook China kan natuurlijk niet achterblijven en heeft eveneens een netwerk van satellieten de lucht in geschoten: BeiDou. Deze drie systemen zijn operatief, maar BeiDou is nog niet compleet. Van Glonass hangen er 24 satellieten in de lucht en BeiDou beschikt over 21 satellieten. Het plan is om het netwerk van BeiDou uit te breiden tot een totaal van 35 satellieten.

Het motief van China en Rusland om een eigen netwerk aan GNSS-satellieten te creëren is logisch: ze willen niet afhankelijk zijn van de VS voor locatiebepaling. Zoals gezegd kunnen de VS de nauwkeurigheid in bepaalde gebieden bepalen. De Chinezen en Russen zitten daar uiteraard niet op te wachten. Sterker nog: zelfs Europa heeft, ondanks de warme banden met de VS, besloten om een eigen systeem te ontwikkelen. Dit systeem heet Galileo en moet, net als de andere genoemde systemen, wereldwijde dekking gaan bieden. Op dit moment hangen er achttien Galileo-satellieten in de lucht en zijn die sinds december vorig jaar te gebruiken door autoriteiten.  Het moet uiteindelijk uit dertig satellieten gaan bestaan, die naast gegevens over de locatie, ook informatie moeten geven over de betrouwbaarheid van het ontvangen signaal.

Gebruik van locatiebepaling in de landbouw

Locatiebepaling wordt inmiddels in ontzettend veel industrieën toegepast. Een van die industrieën is de landbouw, die steeds afhankelijker wordt van nauwkeurige locatiebepaling. Voor een deel komt dat door de ontwikkelingen in precisielandbouw, waar GPS gebruikt wordt om meer rendement van het land te halen. Hoe dat in zijn werk gaat lees je in dit artikel.

DELEN
Vorig artikelChinese neo-colonialism in Lesotho: is the West offsiding itself?
Volgend artikelPrecisielandbouw: duurzame oplossing voor de groeiende wereldbevolking?
Bart-Peter Smit Bart-Peter is a third year Human Geography student. His curiosity causes him to explore a lot of subjects. He switched to Human Geography after he had done one year of Artificial Intelligence. Combining his broad range of interests is what drives him in what he does, like organizing lectures with the lecture committee, organizing excursions with the excursion committee, doing research with Collectiv Kreativ and naturally writing for and being chief editor of Girugten. Topics he especially likes are Geographic Information Systems and technical innovations in spatial sciences. Bart-Peter began writing for Girugten during his first year Human Geography in 2016.