GPS, (hoe) werkt het?

Het gebruik van GPS is zo langzamerhand niet meer weg te denken in onze samenleving. In termen van ‘mobility’ is GPS een geïntegreerd onderdeel geworden van vrijwel elk apparaat dat op de markt komt.

Even kort de werking en historie van GPS uitleggen. GPS is de populaire benaming voor Radio Satellite Navigation. Het eerste operationele RSN systeem is NAVSTAR, het NAVigation Satellite Time And Ranging systeem, ingericht voor Amerikaanse militaire toepassingen en opgebouwd tussen 1978 en 1993. Later zijn nog de GLONASS van de Russen en de BEIDOU van China operationeel geworden. Behoudens de EGNOS ontwikkelingen maken wij uitsluitend gebruik van NAVSTAR constellatie. Navigatie is de meest bekende toepassing maar onze westerse maatschappij is wel op heel veel meer punten sterk afhankelijk geworden van GPS. Juist daarom verbaasd het mij dat vrijwel niemand zich afvraagt wat GPS nou precies is en doet.

NAVSTAR bestaat uit een ‘constellatie' van 24 plus 3 reserve satellieten. Elke satelliet verstuurd in radiosignalen (1575,42 en 1220,60 MHz) berichten waarin de identificatie en de globale positie van de satelliet en de exacte tijd van verzending van dat bericht opgenomen zijn. Een GPS ontvanger ontrafelt berichten van minstens 4 satellieten en rekent op basis van de tijdverschillen tussen zenden en ontvangen de afstanden tussen de ontvanger en deze 4 satellieten uit. Daaruit volgt de 3D-locatie met een nauwkeurigheid van 5 meter. Vanaf die zogenaamde First Fix kan de veranderende locatie herberekend worden op basis van de ontvangst van 2 of zelfs 1 satelliet. Twee conclusies: satellieten zijn vliegende precisieklokken en ze kunnen ons niet volgen.

Om het unieke gebruik door de Amerikaanse defensie zeker te stellen is ‘Selective Availability' (SA) ingebouwd. SA biedt een mogelijkheid voor intentional degradation, lees: time offset of gebiedsbeperkingen. De gevolgen laten zich raden: we weten niet meer hoe laat het is en/of waar we zijn. In het kader van mobility zijn de gevolgen nog wat ingrijpender. Onze draadloze netwerken zijn in hoge mate afhankelijk van GPS omdat de synchronisatie in het TDMA protocol gebaseerd is op GPS-tijd. Een time offset maakt digitale netwerken als UMTS en TETRA (C2000) volstrekt onbruikbaar! Maar het gaat veel verder. De meeste tijdafhankelijke systemen zijn gebaseerd op GPS-tijd. Denk aan de energiewereld, verkeersleiding systemen voor wegen, water, spoorwegen en luchtvaart, het Europese betalingsverkeer en veel systemen voor gebouwenautomatisering, ze gebruiken allemaal GPS tijd.

Omdat de Amerikaanse overheid onder Clinton inzag dat SA van GPS vergaande internationale maatschappelijke gevolgen zou hebben, heeft Clinton op 1 mei 2000 besloten SA, met uitsluiting van conflictgebieden, niet meer toe te passen. Deze eenzijdige vaststelling, die uiteraard door elke volgende president heroverwogen kan worden, is de enige Quality of Service die er bestaat. En hoe gaat dat: op 15 december 2004 volgde een aanscherping door Bush, die blij is dat iedereen GPS gebruikt, maar de ‘national security' als hoofddoel niet uit het oog verloren mag worden. GPS is dus een techniek waarover wij geen enkele controle hebben (wat wil je ook als je het gratis kunt gebruiken)! Kortweg kun je stellen dat de president van Amerika de aan/uit knop van onze maatschappij in handen heeft. Het is daarom de hoogste tijd om het Europees gecontroleerde en civiel bestemde Galileo up and running te krijgen.

Wat ik wil aangeven is dat er op de mobility wereld een zekere verantwoordelijkheid rust om behoedzaam om te gaan met kritische zaken en processen en deze niet te zeer afhankelijk te maken van technieken waarvoor geen enkele beschikbaarheidgarantie geldt. Want als ik met het voorgaande in het achterhoofd ook nog eens de frequente ‘Notice Advisories to Navstar Users' (storingsmeldingen) lees, bekruipt mij regelmatig het gevoel dat we vaker door het oog van de naald kruipen dan ons lief is!