Czy leci z nami pilot?
Odczyt dr Mieczysława Piraszewskiego

26 kwietnia 2001 roku w Domu Polskim SPK odbyła się z inicjatywy ottawskiego SIP prelekcja dra Mieczysława Piraszewskiego p.t. Global Positioning System (GPS) - nowoczesny system nawigacyjny, czyli - czy leci z nami pilot.

Dr Piraszewski, były adiunkt Instytutu Geodezji Wyższej i Astronomii Geodezyjnej Politechniki Warszawskiej, pracownik naukowy Natural Resources Canada, prowadzi obecnie międzynarodowy projekt NAREF (North America Reference Frame). Jako autor licznych publikacji naukowych z dziedziny zastosowań GPS w geodezji i nawigacji jest więc wybitnym autorytetem w temacie prelekcji. Pozwolą Państwo, że sam prelegent wprowadzi Was w temat.

"Zagadnienie nawigacji towarzyszy człowiekowi praktycznie od początku istnienia, chociaż sama nazwa powstała dużo później. Już w czasach starożytnych spotykamy się z tym zagadnieniem chociażby w twórczości Homera lub Biblii. W czasach średniowiecznych została ona rozwinięta i opierała się na obserwacji gwiazd, słońca, ukształtowania terenu oraz specjalnie do tego celu budowanych obiektów nawigacyjnych takich jak latarnie morskie, kopce kamienne. Główną przeszkodą w realizacji tego typu obserwacji były warunki pogodowe. Dopiero rozwój nauki, wynalezienie kompasu, rozwój kartografii spowodował pewne uniezależnienie się od warunków pogodowych oraz poprawił dokładność nawigacji. Niestety rozwój cywilizacji spowodował zapotrzebowanie na coraz bardziej dokładne i niezawodne systemy nawigacyjne. W tym momencie należy zadać sobie pytanie, kto lub co tak naprawdę powodowało tak gwałtowny rozwój systemów nawigacyjnych. Odpowiedź jest prosta - wojsko. Po doświadczeniach niemieckich z pociskami V-1 i V-2, oraz rozwinięciu systemów rakietowych w okresie zimnej wojny, problemem stało się precyzyjne trafienie w cel, lecz nie z dokładnością 2-3 km, ale z dokładnością 1-5 metrów. Do tego typu nawigacji wymyślono, czy też opracowano, system GPS (w wydaniu amerykańskim)", który jest obecnie najnowocześniejszym na świecie z systemów satelitarnych, zaprojektowanym jako precyzyjny system określania położenia o zasięgu globalnym.

Na system GPS Navstar składają się trzy segmenty, wyróżniane według funkcji: Segment satelitarny, segment kontroli i segment użytkownika. Segment satelitarny tworzą 24 satelity. Satelity są rozmieszczone na sześciu planach, czyli płaszczyznach orbitalnych (cztery satelity na każdym), co pozwala na odbiór sygnału od pięciu do dwunastu satelitów z każdego punktu globu.

Segment kontroli tworzy system pięciu stacji monitorujących z głównym centrum kontroli w bazie lotniczej Falcon w stanie Kolorado. Stacje odbierają sygnały kontrolne i telemetryczne satelitów i w razie potrzeby dokonują zdalnej korekty. Segment użytkownika tworzą odbiorniki GPS. Odbiorniki GPS przetwarzają sygnały z satelity na współrzędne położenia (trójwymiarowe), prędkość, czas itp. Ilość, dokładność oraz postać prezentowanych danych zależą od przeznaczenia i rodzaju odbiornika. Działanie systemu jest oparte na wyznaczaniu odległości między punktem pomiaru a satelitami. Wyznaczenie położenia odbiornika na pokładzie SP w przestrzeni wymaga więc odbioru z minimum trzech satelitów. Pomiaru odległości dokonuje się poprzez dokładny pomiar czasu, w którym sygnał radiowy dociera z satelity do odbiornika. System GPS przewiduje dwa poziomy dokładności systemu: PPS (Precise Positioning System) - Dokładny System Nawigacji i SPS (Standard Positioning System) - Standardowy System Nawigacji. PPS jest przeznaczony głównie dla armii USA i państw NATO oraz niektórych agencji rządowych i autoryzowanych użytkowników cywilnych.

"Zastosowań tego systemu jest bardzo dużo. Wystarczy wymienić kilka, zaczynając od może najbardziej wyrafinowanych tzn. badania ruchu skorupy ziemskiej, poprzez pomiary geodezyjne, wszelkiego rodzaju nawigację morską, lotniczą, samochodową, aż do najprostszego zastosowania, czyli jak znaleźć drogę do domu, gdy się zgubiliśmy na bezdrożach kanadyjskich lub w czasie odwiedzania metropolii amerykańskich." Tymi słowami pan dr Piraszewski wprowadził nas w wymiar praktyczny tematu. Był nawet zorientowany w cenach rynkowych, które naprawdę nie są wygórowane w przypadku takich urządzeń - wielkości zegarka, pozwalających np. zbierać beztrosko grzyby nie martwiąc się, że zabłądzimy w lesie.

Spotkanie było niezmiernie interesujące. Co prawda niezwykły ostatnio rozkwit naszej polonijnej estrady odciągnął trochę potencjalnych słuchaczy, jednak tym samym spowodował, że zgromadzili się tu sami najwięksi entuzjaści tematu. Ich dociekliwość spowodowała, że prelekcja stała się bardzo szczegółowa, żywa i ciekawa. Jeden ze słuchaczy (inż. Wojtek Remisz) podzielił się z nami wiadomością, że już niedługo, w czasie kiedy dużo ludzi przemieszcza się po żelaznym moście z Hull do Ottawy, oczywiście na Canada Day, będzie badał amplitudę jego odchyleń właśnie przy pomocy Global Positioning System - GPS. Tak to jest na tym świecie, że bociany trafiają do tych samych gniazd zza oceanów, a my w tych celach musimy zawieszać satelity.

Wojtek Kozłowski

WSTĘP PRELEGENTA

Zagadnienie nawigacji towarzyszy człowiekowi praktycznie od początku istnienia, chociaż sama nazwa powstała dużo później. Już w czasach starożytnych spotykamy się z tym zagadnieniem chociażby w twórczości Homera lub w Biblii. W czasach średniowiecznych została ona rozwinięta i opierała się na obserwacji gwiazd, słońca, ukształtowania terenu oraz specjalnie do tego celu budowanych obiektów nawigacyjnych, takich jak latarnie morskie, kopce kamienne. Główną przeszkodą w realizacji tego typu obserwacji były warunki pogodowe. Dopiero rozwój nauki, wynalezienie kompasu, rozwój kartografii spowodował pewne uniezależnienie się od warunków pogodowych oraz poprawił dokładność nawigacji. Niestety, rozwój cywilizacji spowodował zapotrzebowanie na coraz bardziej dokładne i niezawodne systemy nawigacyjne. W tym momencie należy zadać sobie pytanie, kto lub, co tak naprawdę powodowało tak gwałtowny rozwój systemów nawigacyjnych. Odpowiedź jest prosta - wojsko. Po doświadczeniach niemieckich z pociskami V-1 i V-2, oraz rozwinięciu systemów rakietowych w okresie zimnej wojny, problemem stało się precyzyjne trafienie w cel, lecz nie z dokładnością 2-3 km, ale z dokładnością 1-5 metrów. Do tego typu nawigacji wymyślono, czy też opracowano, system GPS (w wydaniu amerykańskim) oraz system GLONASS (w wydaniu rosyjskim). Właśnie system GPS i jego zastosowania chciałbym przedstawić w mojej prezentacji. Zastosowań tego systemu jest bardzo dużo. Wystarczy wymienić kilka, zaczynając od może najbardziej wyrafinowanych tzn. badania ruchu skorupy ziemskiej, poprzez pomiary geodezyjne, wszelkiego rodzaju nawigację morską, lotniczą, samochodową, aż do najprostszego zastosowania, czyli jak znaleźć drogę do domu, gdy się zgubiliśmy na bezdrożach kanadyjskich lub w czasie odwiedzania metropolii amerykańskich.

dr Mieczysław Piraszewski

ŻYCIORYS PRELEGENTA:

Dr Mieczysław Piraszewski ukończył w 1987 roku Wydział Geodezji i Kartografii Politechniki Warszawskiej. Od 1987 do 1998 roku pracował w Instytucie Geodezji Wyższej i Astronomii Geodezyjnej Politechniki Warszawskiej jako asystent, a po obronie rozprawy doktorskiej od 1993 roku jako adiunkt. W 1998 roku wyjechał do Kanady gdzie początkowo pracował dla prywatnych firm geodezyjnych w Albercie.

Od października 1999 roku pracuje jako inżynier geodeta w Geodetic Survey Division Natural Resources Canada. Prowadzi i jest odpowiedzialny za międzynarodowy projekt NAREF (North America Reference Frame). Jest autorem licznych publikacji naukowych z dziedziny zastosowań GPS w geodezji i nawigacji.