34 :: U bevindt zich hier

Het Europese navigatiesysteem Galileo bestaat uit dertig satellieten. Met Galileo kunnen we rond 2015 nauwkeuriger navigeren, zelfs binnenshuis.

Het was in de nacht van 1 op 2 mei in 2000 dat een Amerikaanse militair op last van president Clinton met een druk op de knop de revolutie van mobiele satellietnavigatie startte. Vanaf dat moment was het satellietsignaal van het militaire Global Positioning System voor civiele toepassingen opeens tot op zo'n 20 meter precies. Daarvoor ontving je als burger op je satellietnavigatie-apparaat een opzettelijke fout in het signaal die de nauwkeurigheid beperkte tot honderd meter. De Amerikanen waren bang dat terroristen het GPS-signaal konden misbruiken voor precisiewapens.

De burger kan sindsdien waar dan ook op de aardbol zijn positie bepalen. Het maakte de weg vrij voor een stormachtige ontwikkeling van commerciële navigatietoepassingen en location-based services die vandaag de dag niet meer weg te denken zijn. Met je smartphone met ingebouwde GPS-ontvanger kan je niet meer verdwalen, schiet je foto's die met een geotag meteen op de wereldkaart staan en wijs je naar een object in je omgeving om daar met een augmented reality-applicatie zoals Layar alles over te weten te komen. Je smartphone weet dankzij GPS immers precies waar je bent. Toch is GPS nog lang niet nauwkeurig en betrouwbaar genoeg vindt Rene Oosterlinck, directeur van het Galileo-project.

Galileo is Europa's eigen satellietnavigatiesysteem dat in de komende jaren navigatie voor iedere wereldburger tot op de meter nauwkeurig moet maken. Galileo zal uit dertig satellieten bestaan die rond 2015 operationeel moeten zijn. De eerste twee testsatellieten hangen al enkele jaren in een baan om de aarde. De contracten voor de bouw van veertien satellieten zijn door de ESA ondertekend. Het Galileo-project is het grootste Europese ruimtevaartproject ooit. De totale kosten voor het project bedragen zo'n zeven miljard euro. Maar hebben we werkelijk een nauwkeurige positiebepaling tot op de meter nodig? Wat levert ons dat op? Is Galileo niet gewoon een peperduur prestigeproject?

‘GPS is goed maar nog lang niet goed genoeg', zegt Oosterlinck. ‘GPS is nooit voor civiele toepassingen ontwikkeld maar voor militaire doeleinden. Het civiele GPS-signaal is later toegevoegd. Dat civiele signaal is zwak, niet altijd betrouwbaar en kan makkelijk gestoord worden. Statisch blijkt GPS gemiddeld nauwkeurig tot een meter of tien. Maar met regelmaat is het signaal minder nauwkeurig door storingen, bijvoorbeeld veroorzaakt door een actieve ionosfeer. Daar kan je voor belangrijke toepassingen niet op vertrouwen. Een piloot moet weten dat hij tijdens het landen exact op 10 meter hoogte zit, niet op gemiddeld 10 meter. Land je op de verkeerde dag dan zou je al op de grond zitten, terwijl de GPS-ontvanger zegt dat je nog op 10 meter zit.'

Een exacte positiebepaling kan volgens Oosterlinck ook levens op de grond redden. Zo wil de Europese Commissie zo snel mogelijk het eCall-systeem in Europa introduceren. Nieuwe auto's uitgerust met eCall alarmeren bij een ongeval automatisch de hulpdiensten en geven de locatie van het ongeval door. ‘Bij een ongeval op de snelweg moeten de hulpdiensten wel weten in welke rijrichting op de snelweg het ongeval plaatsvond. Dat weet je alleen als het systeem tot op een paar meter nauwkeurig is. GPS kan dat niet. Stuur je de hulpdiensten via de verkeerde rijbaan naar het ongeval dan is het niet eenvoudig om de hulp op tijd op de juiste plek te brengen. Galileo kan enorm bijdragen aan een systeem als eCall.'

De nauwkeurigheid van Galileo is niet de enige verbetering. ‘Het Galileo-signaal bevat bovendien ook een authenticatiesignaal waardoor de ontvanger weet dat hij daadwerkelijk een Galileo-signaal ontvangt. Terroristen zouden vandaag een signaal kunnen uitzenden dat op een GPS-signaal lijkt waarmee ze de luchtvaart kunnen misleiden. Dankzij het authenticatiesignaal kan dat met Galileo niet. Dat is van essentieel belang voor de ‘safety of life' applicaties, zoals in de lucht- en scheepvaart en voor het trein- en vrachtverkeer.'

Schokgolf
Galileo biedt ook nieuwe toepassingen die je niet snel van een navigatiesysteem zou verwachten. ‘Satellietnavigatiesignalen zijn onderhevig aan allerlei storingen die fouten veroorzaken. Je positie wordt bepaald doordat je ontvanger precies de positie weet op het moment dat het signaal uitgezonden wordt. Weerkaatst het via een gebouw dan duurt dat langer en heb je een afwijking in je positie. Normaliter filter je die fouten eruit, maar die fout bevat ook waardevolle informatie. Elk object zoals een berg of water weerkaatst het signaal anders en dat verschil kan je meten. Je kan hiermee bijvoorbeeld de golfhoogte meten of zelfs een vervuiling traceren zoals een schip dat olie loost.'

Op dit moment meten meteorologen het vochtgehalte in de lucht met Earth Observation satellieten om hun modellen te verbeteren. Galileo kan dat ook. De data van de Earth Observation satellieten is weliswaar van veel hogere kwaliteit, maar er zijn slechts een paar van dergelijke satellieten. Je moet dan misschien wel een week wachten voordat je op eenzelfde plek op aarde kan meten. In de toekomst hebben we bijna honderd GPS, Galileo en Russische GlONASS satellieten in een baan om de aarde.

Als we instrumenten kunnen ontwikkelen die al die signalen gebruiken, dan kun je overal op aarde op alle tijden meten. Dat zou een essentiële bijdrage kunnen leveren aan het verbeteren van meteorologische modellen.
Oosterlinck: ‘Sommige zijn werkelijk ongelofelijk. Ik heb simulaties gezien hoe ze de aardbeving in Chili in kaart brachten, doordat deze als een schokgolf in de atmosfeer werd gereflecteerd. Die minuscule veranderingen in de atmosfeer kunnen we meten en analyseren waardoor we mogelijk nieuwe inzichten in aardbevingen krijgen. Zo zijn er legio voorbeelden.'

Galileo is overigens geen alternatief voor GPS maar complementair en compatibel. Je hoeft in de toekomst geen nieuwe smartphone of TomTom te kopen. Beide satellietsystemen sturen een signaal mee waarmee je ontvanger een correctie kan berekenen voor het verschil in locatiebepaling van de verschillende systemen. ‘Dat is heel belangrijk. Je ontvanger pakt gewoon de satellieten met de sterkste signalen of dat nou Galileo of GPS-satellieten zijn. Bovendien gaan we in de toekomst in steden zogeheten pseudolieten plaatsen. Die zenden een extra signaal uit waardoor je in steden lokaal zeer hoge nauwkeurigheid kunt bereiken. Dat hopen we ook te kunnen doen zodat je binnenshuis de signalen kan ontvangen.'

Galileo biedt straks dan ook ongekende mogelijkheden voor ons, gewone burgers. Een van de bekende voorbeelden is een real-time racegame. Tijdens een Formule 1 race kun je je vanuit je huiskamer in real-time meten met bijvoorbeeld coureur Fernando Alonso. Een Formule 1 wagen wordt dankzij Galileo tot op de meter nauwkeurig gevolgd. ‘We zijn ook bezig met een navigatiesysteem voor blinden dat ze helpt door de stad te navigeren. Dat moet zeer nauwkeurig zijn. Het vervangt de blindengeleidehond of de stok niet, maar het helpt enorm als een systeem een blinde kan vertellen waar en hoe hij veilig naar zijn bestemming kan lopen.'

Maar ook de huidige location-based apps als Layar of FourSquare zouden dankzij de nauwkeurigheid van Galileo drastisch kunnen veranderen. Zeker als we in de toekomst binnenskamers navigatiesignalen kunnen ontvangen. Dan kan je terwijl je door het Rijksmuseum loopt met Layar gewoon op een schilderij wijzen voor informatie. Dat is nu onmogelijk.

Hoe de toekomst van location-based services er dankzij Galileo over enkele jaren uitziet, is moeilijk te voorzien, maar voor directeur Rene Oosterlinck staat een ding vast. ‘Galileo-toepassingen zijn niet gelimiteerd door de technologie. Zij zijn slechts gelimiteerd door onze verbeeldingskracht.'

Tekst: David Lemereis
Beeld: European Space Agency