سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) آینده مسیریابی و موقعیت‌یابی را به کدام سو می‌برد؟

در سی سال اخیر دستگاه‌های بیشتری از سیستم موقعیت یابی جهانی ایالات متحده (GPS) و سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) برای مسیریابی و موقعیت‌یابی استفاده می‌کنند. GNSS یک واژه است که بیانگر ترکیب سیستم‌های تعیین موقعیت ماهواره‌ای جهانی و منطقه‌ای می‌باشد. سیستم‌هایی که هر کدام برای یک یا چندین کشور بوده و با همکاری هم سعی بر افزایش دقت تعیین موقعیت و ناوبری و افزایش کاربرد GNSS دارند. این روند باعث شد که اروپا سیستم مختص به خود، Galileo، را راه اندازی کرده و در اواخر سال ۲۰۱۶ اولین سرویس‌هایش را ارائه دهد. علاوه بر Galileo، سامانه ماهواره‌ای ناوبری منطقه‌ای هند (IRNSS) هم اکنون باعث رشد صنایع تجاری مختلف در هند شده است. بنابراین، سال‌های آتی سال مهمی برای مسیریابی و موقعیت‌یابی خواهد بود و ما شاهد تغییرات زیادی در صنایع مختلف خواهیم بود که بعضی از آنها را به اختصار توضیح خواهیم داد.

فضا

در تاریخ ۱۵ دسامبر ۲۰۱۶ سامانه ناوبری جهانی اروپا، سرویس‌های اولیه خود را به مقامات دولتی، شرکت‌ها و شهروندان ارائه داد. در نتیجه در سال‌های آتی شاهد رشد تعداد دستگاه‌ها و سرویس‌های چند فرکانسی هستیم. علاوه بر افزایش تعداد ماهواره ها به منظور بالا بردن دقت، عملکرد سیستم های جدید نیز بهبود می‌یابد.

علاوه بر این، سال ۲۰۱۷ اولین سال استقرار کامل IRNSS بود که در سال‌های آتی این سیستم محلی بیشتر از هر زمان دیگری به هند و کشورهای اطراف آن سرویس PNT باثبات‌تر و منسجم‌تری خواهد داد. از این به بعد می‌توان انتظار داشت که دستگاه‌های تولید شده در بازار هند چیپستی متفاوت از رقبایشان در سراسر دنیا داشته باشند.

خودرو

آزمایش فاکتورهای مختلف در داینامیک وسایل نقلیه تحت آزمایش در یک حلقه بسته – به نام سخت افزار در حلقه Hardware-in-the-Loop (HIL)- یک مفهوم جدید نیست. ایده اصلی شبیه سازی سخت افزار در حلقه (HIL)، به قراردادن یک یا چند زیر سیستم از یک سامانه به صورت سخت افزار واقعی در حلقه شبیه سازی مربوط می شود. مزیت عمده این روش این است که بدون نیاز به ساخت تمام اجزای سیستم، می توان سیستم کنترل را در شرایطی تا حد امکان واقعی مورد آزمایش قرار داد و چون به جای برخی از زیر سیستم‌ها، سخت افزار واقعی قرار گرفته است، نتایج شبیه سازی به عملکرد واقعی سیستم نزدیکتر خواهد بود و در نتیجه می توان از ریسک و هزینه آزمایش‌هایی که ممکن است ناموفق باشند، جلوگیری کرد. این مفهوم برای اولین بار در صنعت هوافضا بکار رفته است. در سال‌های آتی آزمایش های بیشتری بر روی ماشین های خودران و متصل (CAV) با استفاده از شبیه ساز HIL برای اعتبار سنجی مجموعه‌ای از سنسورها از جمله GNSS انجام خواهد شد. در کنار مواجهه و شناسایی هرچه بیشتر چالش‌های پیش روی CAV، باید خطراتی که متوجه سرمایه و زندگی انسان می‌شود را نیز کاهش داد. نمونه‌های زیادی از سنسورها و سیستم‌هایی که طی دوازده ماه اخیر نتوانستند موفق عمل کنند، نیازهای این تکنولوژی را پررنگ‌تر کردند و تمایل خودروسازان به این سمت را بالا بردند.

هواپیماهای بدون سرنشین

کم کم زمان آن رسیده که قوانینی برای وسایل نقلیه بدون سرنشین (UAVs) توسط سازمان‌های ملی و بین‌المللی تنظیم شود. در این سال‌ها به خاطر گسترش دستگاه‌های تجاری و خصوصی در سراسر جهان و با طیف گسترده‌ای از صنایع که مزایای UAV را بررسی می‌کنند، تنظیم قوانینی در این زمینه بیشتر حس می‌شود.

تا بحال به اندازه کافی راجع به خطرهایی که این هواپیماها برای انسان، زیرساخت‌ها و حتی هواپیماهای تجاری دارند بحث شده است و نیازی به تکرار آنها نیست. برای رسیدگی به این خطرات، دستگاه‌های نظارتی برای تقسیم بندی UAVs و تبیین دستورالعمل‌های مشخص برای همه، دور هم جمع شده‌اند. استانداردسازی و تعیین محدودیت‌های مربوط به ارتفاع و جئوفنسینگ باعث وابستگی قانونی بیشتر به سنسورهای موقعیت یاب – عمدتا سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) – خواهد شد و باعث تنظیم مقرراتی در رابطه با انجام این آزمایش‌ها می‌شود.

وسایل شخصی

با افزایش میزان استفاده از گیرنده‌های  سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS)  در دستگاه‌های شخصی، اما اندازه این دستگاه‌ها روز به روز کوچکتر می‌شود. البته این کوچک شدن سایز در مورد بسیاری از گوشی‌های موبایل صدق نمی‌کند ولی به هر حال در سال‌های آینده، کوچک سازی یک موضوع کلیدی است. با اینکه گیرنده‌های جدید multi-GNSS کوچک شده توجه کمتری را به خود جلب کرده ولی توانسته دقت را بالا ببرد و ذهنیت ما را راجع به قابلیت‌هایی که یک دستگاه می‌تواند داشته باشد تغییر دهد.

زمان سنجی

آگاهی از نقاط ضعف سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS)  و تاثیری که بر روی شبکه‌های وابسته به GNSS دارد هر روز بیشتر می‌شود. در سال ۲۰۱۶ دیدیم که یک خطای زمانی ناشی از خطای نرم افزاری چطور می‌تواند شبکه رادیویی سراسری یک کشور را از کار بیندازد.

احتمالا در آینده مراجع تدوین استاندارد، پروسه انجام آزمایش بر روی الزامات سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS)  برای شبکه های ضروری را هم در نظر می‌گیرند. ماهواره‌های موجود – به خصوص ماهواره‌های جی پی اسی- با گذر از طول عمر تعیین شده‌شان درصد خطایشان بیشتر می شود و در نتیجه باید در برابر چنین رویدادهایی مراقبت کرد و برای آنها چاره‌ای اندیشید.