Historia systemów GPS - ściśle tajne wojskowy projekt, który dziś każdy nosi w kieszeni

Do dobrego łatwo się przyzwyczaić. Dziś nie wyobrażamy sobie życia bez telefonu komórkowego i bez znajdującej się w nim nawigacji. To, co dziś jest takie oczywiste, nie zawsze takie było. A przecież wyznaczenie prawidłowej trasy i pomoc zagubionym kierowcom od dawna stanowiło przedmiot inżynierskich rozważań.

Mimo niedoskonałości ówczesnej techniki, pierwsze rozwiązania pomagające w dotarciu do celu pojawiły się już w latach 30. XX wieku. Już wtedy opracowano we Włoszech rozwiązanie, które wykorzystywało przewijane mapy i mechaniczne podpięcie do prędkościomierza. Rolkę z mapą, na której umieszczono konkretną trasę, należało umieścić w uchwycie mocowanym do deski rozdzielczej i przewinąć do samego początku. Wskazania pozycji samochodu zmieniały się razem z pokonywanymi kilometrami – oczywiście pod warunkiem, że kierowca podróżował dokładnie tak, jak przewidywała papierowa mapa.

To rozwiązanie pokazuje, że nie jest sztuką właściwie wskazać drogę, ale aktualną pozycję samochodu i wykorzystać tę informację do podania dalszych instrukcji. Map można było mieć tyle, ile tylko zmieściło się do auta, ale w każdym przypadku napotykano na ten sam problem.

Kwestia wskazania aktualnej pozycji pozostała nierozwiązana przez następne kilkadziesiąt lat. Dopiero umieszczenie przez Rosjan Sputnika 1 na orbicie ziemskiej natchnęło amerykańskich naukowców na koncepcję rozwiązania, w którym sztuczne satelity wskazywałyby położenie obiektów na Ziemi. W czasach zimnej wojny dokładne określenie pozycji jednostek wojskowych pozwalało uzyskać znaczą przewagę militarną. Było to niezbędne do właściwego naprowadzania rakiet balistycznych.

Na początku lat 60. debiutował amerykański system NAVSAT, który w 1967 roku udostępniono także użytkownikom cywilnym. Wciąż jednak nie nadawał się do wykorzystania w motoryzacji – długi czas odpowiedzi (nawet kilkanaście minut), niewielka dokładność (maksymalnie do 200 metrów) i znaczne rozmiary urządzenia (około 1,5 metra wysokości) powodowały, że NAVSAT wykorzystywano głównie w nawigacji morskiej.

Późniejsze lata to rozwój kolejnych generacji technologii określania pozycji na Ziemi i zwiększenia jej dokładności– prace były realizowane zarówno po stronie Stanów Zjednoczonych, jak i ZSRR. Systemy udostępniane były cywilom, a pierwszym użytym na wielką skalę był satelitarny system ratowniczy COSPAS-SARSAT. Pod koniec lat 70. zdecydowano o zebraniu wiedzy na temat nawigacji i wypracowanie wspólnego, międzynarodowego standardu – GPS. Pierwsze satelity nowego typu umieszczono na orbicie w 1978 roku.

Niedługo później, w 1983 roku, pomyłka nawigacyjna spowodowała naruszenie przez cywilnego Jumbo Jeta strzeżonej przez Rosjan przestrzeni powietrznej. Samolot został zestrzelony, co spowodowało śmierć 269 osób. To przyczyniło się do decyzji Ronalda Reagana o udostępnieniu nawigacji satelitarnej do zastosowań cywilnych – za darmo i na całym świecie. Ograniczeniem było nałożenie zakłócenia dokładności pozycjonowania obiektów do 100 metrów. Zniesiono je dopiero w 2000 roku.

Udostępnienie technologii cywilom spowodowało pierwsze próby wykorzystania urządzeń nawigacyjnych w motoryzacji. Rozwiązania patentowe pojawiały się od 1978 roku. Prym w technologii wiedli Japończycy i Niemcy. Jednym z pierwszych znanych rozwiązań jest zbudowany przez Hondę system Gyrocator.

Znacznych rozmiarów kineskopowy monitor z przyciskami po bokach dobrze oddawał ducha lat 80., ale w połączeniu ze specjalnymi przezroczystymi kartami z wyrysowanymi mapami pozwalał sprawnie śledzić postęp trasy. Problemem było jedynie ustawienie pozycji początkowej i wyrysowanie trasy specjalnym, zmywalnym piórem – urządzenie nie korzystało jeszcze z GPS.

Natomiast żyroskop i czujniki przy kołach pozwalały uznać tę pierwszą elektroniczną nawigację samochodową na tyle użyteczną, że udostępniono ją klientom – jako wyposażenie dodatkowe modelu Accord.

W Europie pionierskim rozwiązaniem był Bosch Travel Pilot IDS, który pierwsze próby uliczne miał za sobą już w 1983 roku. Jednak na wersję dostępną w sprzedaży trzeba było poczekać do 1989 roku – dzięki temu wykorzystano technologię płyt CD, na których można było zapisać mapy po raz pierwszy w formie cyfrowej. Z wyglądu przypominał mały telewizorek, z przyciskami po bokach, doklejony do deski rozdzielczej. Był jednak znacznie nowocześniejszy od rozwiązania Hondy.

Nawigacja ważnym elementem wyposażenia aut luksusowych

Nad nowinkami technicznymi poważnie pracował Mercedes. Finalne rozwiązanie weszło w skład opcjonalnego wyposażenia Mercedesa klasy S (W126) w 1987 roku. To pierwsza nawigacja wbudowana w deskę rozdzielczą – ekran umieszczony nad nawiewami wyświetlał tekst komunikatów, razem z strzałkami kierunku jazdy.

Zmodernizowana wersja tego produktu pojawiła się w 1991 roku podczas odsłony kolejnej wersji Mercedesa klasy S – modelu W140, gdzie rozwiązanie Auto Pilot System było jedną z opcji. Wskazywanie kierunku jazdy bazowało na informacjach wyświetlanych na monochromatycznym wyświetlaczu. Obie wersje, montowane w luksusowej limuzynie ze Stuttgartu, wykorzystywały już pozycjonowanie dostarczane przez GPS.

Na odpowiedź nie trzeba było czekać długo – BMW, w 1994 roku, przy okazji prezentacji nowej generacji serii 7 zaprezentowało GPS Philips MK1, który robił wrażenie kolorowym monitorem umieszczonym w desce rozdzielczej.

Znaczny wkład w rozwój współcześnie rozumianej nawigacji samochodowej wniósł europejski projekt poprawy bezpieczeństwa EUREKA Prometheus, prowadzony od 1986 roku. To wtedy po raz pierwszy pracowano nad systemami wykrywającymi korki i wyznaczaniem automatycznych objazdów – funkcją, z której dziś korzystamy na co dzień. Po raz pierwszy takie rozwiązania można było zobaczyć w 1994 roku.

Japończycy w podobnym czasie zaprezentowali rozwiązanie nawigacyjne Xanavi, które jako pierwsze umożliwiało, znany nam dobrze z obecnych rozwiązań, widok mapy z lotu ptaka – montowano je w luksusowych modelach Nissana.

W latach 90. trwał też rozwój radioodbiorników z wbudowaną nawigacją, także w postaci oddzielnych, ale skomunikowanych z radiem ekranów montowanych na przedniej szybie.

Rozwiązania nawigacyjne znacząco rozwinęły się po roku 2000, kiedy wyłączono zakłócanie sygnału GPS – odtąd można bardzo dokładnie określić pozycję samochodu. Stopniowa miniaturyzacja, zwiększenie funkcjonalności i możliwości prezentacji – na tym skupiły się zmiany ostatnich lat, zarówno w rozwiązaniach przenośnych (palmtopach, telefonach komórkowych), jak i wbudowanych w deski rozdzielcze samochodu.

Dziś w motoryzacji coraz częściej stosuje się rozwiązania telematyczne, które pozwalają sterować funkcjami auta na podstawie danych z czujników i informacji o położeniu czerpanej z GPS. Współczesne auta wiedzą, kiedy spodziewać się wzniesienia czy zakrętu – dzięki temu mogą zawczasu dopasować sterowanie silnika, skrzyni biegów i zawieszenia do pokonywanej trasy.

Rozwiązania te wyświetlą też potrzebne informacje dodatkowe (stacje paliw, restauracje itp.) i nałożą je na wyświetlaną mapę. Obecnie możliwe jest także nałożenie wskazań nawigacji na obraz z kamery z przodu auta i prezentacja w czasie rzeczywistym instrukcji dla kierowcy.

Dane telematyczne pozwalają na budowanie rozwiązań, które pomagają we właściwym sterowaniu, kontroli i nadzorze transportu, przemysłu, usług i dystrybucji. Dzięki systemom zbierającym dane pozyskane od auta wyposażonego w system GPS doskonale wiemy, w którym miejscu jest kurier, który do nas zmierza i kiedy będzie u nas pod domem.

Opiekunowie flot posiadają informacje, gdzie są poszczególne pojazdy i mogą w czasie rzeczywistym monitorować ich pracę, rozładunek czy zużycie paliwa. Dane o położeniu i aktualnych utrudnieniach ruchu pozwalają na sprawne zarządzanie przebiegiem trasy – niezależnie od tego, czy mówimy o transporcie kołowym czy kolejowym. Global Positioning System dostarcza danych, które są podstawą do budowy zaawansowanych rozwiązań informatycznych, usprawniających pracę ludzi i maszyn.

Możliwości wykorzystania telematyki stale się rozwijają, ale jedno jest dla nich wspólne. Wszystkie oparte są na systemie GPS – technologii, która kiedyś miała pomagać w walce z wrogiem, a dziś pomaga w wielu aspektach naszej codzienności.

Partnerem treści jest Verizon Connect