Het GPS-systeem telt 31 operationele satellieten in een baan op ongeveer 20.200 kilometer hoogte. Elk schip met een ontvanger aan boord pikt de signalen op van minimaal vier satellieten tegelijk en berekent daarmee zijn positie tot op 3 tot 5 meter nauwkeurig. Dat klinkt vanzelfsprekend, maar tot de jaren negentig navigeerden zeelieden met sextant, kompas en loran-C-radiobakens.
Begrijp hoe GPS een positie berekent
Elke GPS-satelliet zendt continu twee dingen uit: zijn exacte positie en een tijdsignaal van een atoomklok. De ontvanger aan boord meet de aankomsttijd van het signaal van vier of meer satellieten. Omdat radiosignalen met de lichtsnelheid reizen (299.792 km/s), is het tijdsverschil te vertalen naar een afstand. Vier afstanden vanuit vier bekende punten leveren een unieke positie op in lengte- en breedtegraad, plus hoogte. Dit principe heet trilateratie.
Welke GNSS-systemen zijn er naast GPS?
| Systeem | Eigenaar | Aantal satellieten | Nauwkeurigheid | Status |
|---|---|---|---|---|
| GPS | Verenigde Staten | 31 (operationeel) | 3-5 m (civiel) | Volledig operationeel |
| GALILEO | Europese Unie | 28 (operationeel) | 1 m (civiel) | Volledig operationeel |
| GLONASS | Rusland | 24 (operationeel) | 3-5 m (civiel) | Volledig operationeel |
| Beidou (BDS) | China | 35+ | 3-5 m (civiel) | Volledig operationeel |
| DGNSS | Kustbakens (nationaal) | n.v.t. | < 1 m | Beschikbaar in NW-Europa |
Moderne scheepsontvangers zijn zogeheten multi-constellatie ontvangers: ze verwerken signalen van meerdere GNSS-systemen tegelijk. Dat vergroot het aantal beschikbare satellieten, verbetert de nauwkeurigheid en verhoogt de betrouwbaarheid in situaties waar de hemel deels geblokkeerd is, zoals bij kraanbruggen, sluizen of in fjorden.
Koppel GPS aan ECDIS en AIS voor volledig situatiebewustzijn
GPS-positie op zichzelf vertelt je waar je bent, maar niet wat er om je heen gebeurt. Aan boord van zeeschepen wordt GPS daarom standaard gekoppeld aan ECDIS (Electronic Chart Display and Information System) en AIS (Automatic Identification System). ECDIS toont de eigen positie op een digitale zeekaart en waarschuwt bij nadering van ondiepten of verkeersscheidingsstelsels. AIS ontvangt de positie, koers en snelheid van alle andere schepen in de omgeving die zijn uitgerust met een transponder. Samen vormen ze het digitale dashboard van de moderne brug.
- NMEA 0183 en NMEA 2000: standaardprotocollen waarmee GPS-ontvanger, kaartplotter, AIS en stuurautomaat data uitwisselen
- Differentiele GPS (DGNSS): corrigeert satellietfouten via kustbakens, nauwkeurigheid tot onder 1 meter
- GPS-jamming en spoofing: in het Middellandse Zee- en Zwarte Zeegebied neemt verstoring van GPS-signalen toe, met risico voor de navigatie
- Back-up: IMO-regels vereisen een tweede onafhankelijk positiemiddel (radar, eLoran of celestiale navigatie) naast GPS
