Satellitbaserad positionsbestämning – en titt på framtidens teknik

GPS, det globala systemet för positionsbestämning, är grunden för spårning och uppföljning av fordon och försändelser. Nya system som Galileo erbjuder flera lovande möjligheter, men inte ens i framtiden kommer satellitbaserad positionsbestämning att vara lämplig för alla logistiktillämpningar.

Var är jag? Varutransportörer har ställt sig denna fråga i mer än 2 000 år. Sjömän ombord på handelsfartyg fastställde sin position med hjälp av landmärken, fyrar och pålitliga sjökort. Det var det enda sättet att hitta den snabbaste rutten och beräkna när de skulle anlända till sin destination. Möjligheten att beräkna den optimala rutten och ange en mycket exakt beräknad ankomsttid är fortfarande mycket viktig för dagens logistikföretag. För att kunna göra det måste de fastställa var alla transportfordon och försändelser befinner sig – så kontinuerligt och exakt som möjligt. Men idag är logistiken inte beroende av landmärken, utan av ett stort antal trådlösa ”fyrar”.

Den mest kända av dessa är positionsbestämning med hjälp av ett globalt navigationssatellitsystem (GNSS). I mer än 20 år har de flesta mottagare i fordon, spårningsenheter eller smarta telefoner bearbetat signaler från cirka 30 amerikanska GPS-satelliter, som kretsar kring jorden på 20 000 kilometers höjd. Dessa mottagare använder sig också av positioneringsdata från ryska GLONASS eller det kinesiska BeiDou-systemet, men endast en handfull mottagare använder redan idag data från EU:s Galileosatelliter. Installationen av Galileosystemet inleddes 2011 och är fortfarande inte klar. 26 av de planerade 30 satelliterna är i omloppsbana och de sista stegen planeras vara klara 2021–2022. Då kommer Galileo att vara det mest avancerade GNSS-systemet, som erbjuder störst tillförlitlighet och exakthet. Men USA fortsätter att gradvis uppgradera den första och andra generationen av sina GPS-satelliter. Det innebär att på medellång sikt kommer alla system att leverera mer eller mindre samma datakvalitet.

Första och andra generationens GNSS kan uppnå en positioneringsexakthet på 10 till 15 meter. Mer sofistikerade satelliter som Galileo kommer att kunna förbättra det till 4 till 8 meter. Flera faktorer kan dock ha en negativ inverkan på denna precision. En sådan är reflektion av signalen, inte minst i stadsmiljöer med höga byggnader. Dessa reflektioner förvränger satellitsignalens exakta ToF (time of flight), som är nödvändig för att exakt beräkna positionen. Tester inom DACHSER har visat på svagheterna med att använda GPS för att fastställa exempelvis vid vilken lastkaj ett släp befinner sig. I det här användningsfallet gick det inte att med enbart GPS uppnå 99,9 procents tillförlitlighet.

Nya ”fyrar”

En möjlighet att använda GPS för att bestämma en position med större exakthet (inom 20 centimeter) och tillförlitlighet erbjuds av en differentiell GPS (DGPS). I det här systemet skickar sändaren ytterligare en signal som sedan bearbetas på marken. Nackdelen med denna trådlösa tjänst är att den inte är tillgänglig överallt, att den normalt medför en avgift och skapar större strömförbrukning i mottagaren. Därför är DGPS enbart en genomförbar lösning i mycket specifika fall. Med sin High Accuracy Service (HAS) planerar Galileo att erbjuda en extra signal direkt från omloppsbanan för att uppnå en precision inom 20 centimeter. Planen var ursprungligen en annan, men nu är denna tjänst tänkt att vara gratis för användarna. Det löser dock inte reflektionsproblemet och HAS kommer sannolikt inte att kunna erbjuda precisioner på centimeternivå för realtidsapplikationer, eftersom bearbetning av den extra signalen kan ta upp till 30 minuter. I alla händelser har det inte gjorts några praktiska tester av HAS eftersom tjänsten ännu inte är tillgänglig.

Under de kommande åren kommer satellitbaserad positionsbestämning att ge mer exakta positionsdata, men av tekniska skäl kommer det fortfarande att finnas felaktigheter och begränsningar. Inuti byggnader eller i strukturer som containrar som fraktas till sjöss kommer GPS och liknande system inte att kunna tillhandahålla exakta data ens i framtiden, på grund av den starka skärmningen av signalen. Logistikaktörer kan dock använda alternativa eller kompletterande ”fyrar” för positionsbestämning, inte minst cellulära basstationer, WiFi-routrar, BLE-fyrar, RTLS, SLAM eller optiska system – varje teknik har sina egna fördelar och nackdelar. Därför kommer det i framtiden inte att finnas en enda lokaliseringsteknik för logistikföretag. Istället kommer de att leta efter rätt kombination av teknik för varje användningsfall och alltid söka efter det bästa sättet att svara på frågan: ”Var är jag?”