Cicha rewolucja na orbicie. Nowy GPS uratuje nasze baterie

Na dwunastu satelitach konstelacji wdrożono zupełnie nowy komponent sygnału o nazwie E5a Quasi Pilot. To technologia, która bezpośrednio wpłynie na to, jak szybko nasze smartfony, zegarki czy miejska infrastruktura łączą się z kosmosem, jednocześnie zużywając przy tym ułamek dotychczasowej energii.

Standardowy sygnał wysyłany z orbity składa się z dwóch oddzielnych elementów. Pierwszym z nich jest sygnał pilotujący, nie zawiera on danych, ale pozwala odbiornikowi w naszym telefonie złapać i stabilnie śledzić satelitę. Drugim komponentem jest sygnał danych, który niesie wszystkie informacje telemetryczne niezbędne do precyzyjnego wyznaczenia współrzędnych.

Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wraz ze swoimi partnerami przemysłowymi postanowiła jednak połączyć te dwa światy, odpowiadając na specyficzne potrzeby nowoczesnego rynku elektroniki użytkowej.

Rozwiązanie E5a-QP, transmitowane w paśmie E5 systemu Galileo, to tak zwany sygnał quasi-pilotujący. W praktyce oznacza to, że zachowuje on swoją podstawową funkcję ułatwiania namierzania satelity, ale jednocześnie przemyca niewielką, całkowicie przewidywalną dla odbiornika ilość danych.

Chodzi przede wszystkim o precyzyjne informacje o czasie, które są kluczowe do uzyskania tak zwanego pierwszego fixa, czyli momentu, w którym urządzenie po raz pierwszy dowiaduje się, gdzie dokładnie się znajduje.

Dla przeciętnego użytkownika oraz projektantów elektroniki najważniejsze są jednak konkretne korzyści, a te widoczne są w liczbach. Testy inżynieryjne wykazały, że zastosowanie komponentu E5a-QP pozwala skrócić czas potrzebny na odebranie sygnału aż trzykrotnie. Co więcej, liczba operacji matematycznych i obliczeń, jakie musi wykonać procesor w naszym urządzeniu, aby przetworzyć te dane, spada aż ośmiokrotnie.

Taki przeskok technologiczny to ogromna zaleta dla urządzeń typu snapshot, czyli mobilnych lokalizatorów, które uruchamiają moduł GPS tylko na ułamek sekundy, aby odnotować swoją pozycję, po czym natychmiast wracają do trybu głębokiego uśpienia.

Mowa tu o trackerach logistycznych, czujnikach inteligentnych miast (smart city) oraz wszelkich urządzeniach Internetu Rzeczy (IoT). Mniejsze obciążenie procesora oznacza bezpośrednie oszczędności energii, a w konsekwencji znacznie dłuższą pracę gadżetów na jednym ładowaniu baterii.

Nowy sygnał jest nadawany całkowicie bezpłatnie i jest już gotowy do wdrożenia w nowych oraz aktualizowanych chipach nawigacyjnych.

Nowa technologia to nie tylko wygoda i oszczędność energii, ale również potężny zastrzyk bezpieczeństwa dla urządzeń, które sterują miejską infrastrukturą. Tradycyjne, podstawowe odbiorniki nawigacyjne opierają swoje działanie głównie na paśmie sygnału E1.

Nowy komponent E5a-QP działa natomiast w pasmach częstotliwości E5, co pozwala na budowanie tanich i energooszczędnych urządzeń radzących sobie bez konieczności ciągłego polegania na pasmie E1.

Taka niezależność ma też znaczenie w dobie rosnących zagrożeń związanych z cyberbezpieczeństwem. Przeniesienie fundamentu procesu lokalizacji na pasmo E5 zwiększa odporność urządzeń na ataki typu spoofing (podsyłanie fałszywego sygnału GPS) oraz jamming (celowe zagłuszanie).

System staje się stabilniejszy, co docenią nie tylko użytkownicy smartfonów, ale przede wszystkim operatorzy systemów transportowych.

Wdrożenie tego rozwiązania zajęlo kilka lat. Cały proces rozpoczął się jeszcze w 2020 r. od fazy projektowej, podczas której inżynierowie sprawdzali, jak rekonfigurować komputery pokładowe działających już satelitów bez konieczności wysyłania w kosmos nowego sprzętu.

Po udanych testach laboratoryjnych, w 2023 r. przyszedł czas na ostateczny sprawdzian na orbicie, gdzie dwa satelity działające na orbitach eliptycznych posłużyły jako poligon doświadczalny. Sygnał mierzono w stacjach monitorujących w Belgii oraz Niemczech, a odbiorniki testowe w Holandii potwierdziły, że technologia działa bez zarzutu.

Pomiędzy listopadem 2025 r. a kwietniem 2026 r. plan wszedł w fazę finalną. Aktualizacją oprogramowania objęto dwanaście satelitów pierwszej generacji Galileo. Dzięki temu w dowolnym miejscu na Ziemi przynajmniej jeden z satelitów widocznych wysoko nad horyzontem nadaje już sygnał Quasi Pilot, co gwarantuje globalną dostępność nowych korzyści dla każdego użytkownika.

Obecna aktualizacja to dopiero przedsmak tego, co czeka nas w najbliższych latach. E5a-QP na obecnych satelitach traktowane jest jako pomost technologiczny i fundament pod nadchodzącą drugą generację systemu Galileo (G2).

Przyszłe satelity będą fabrycznie nadawać ulepszone sygnały quasi-pilotujące na wielu różnych częstotliwościach, podnosząc precyzję i niezawodność europejskiej nawigacji na niespotykany dotąd poziom.

Warto pamiętać, że Galileo już teraz jest najdokładniejszym cywilnym systemem nawigacji satelitarnej na świecie. Od momentu uruchomienia otwartych usług w 2016 r., system stał się filarem nowoczesnej gospodarki, wspierając transport kolejowy, morski, nowoczesne rolnictwo, operacje ratunkowe oraz transakcje finansowe wymagające dokładnej synchronizacji czasu.

Przypomnijmy, że każdy smartfon sprzedawany na terenie Unii Europejskiej ma prawnie zagwarantowaną obsługę tego systemu. Cały ten skomplikowany organizm działa dzięki współpracy Komisji Europejskiej zarządzającej programem, Agencji Unii Europejskiej ds. Programu Kosmicznego (EUSPA) dbającej o operacyjność oraz ESA, która odpowiada za stronę techniczną i właśnie udowodniła, że potrafi unowocześniać kosmiczną technologię na odległość.