Nowa rola bezpiecznych i precyzyjnych systemów GNSS na rynku motoryzacyjnym

Globalne Systemy Nawigacji Satelitarnej (z ang. GNSS), zwłaszcza amerykański GPS i europejski Galileo, tworzą technologię, która jest w pełni zintegrowana z naszą codzienną działalnością. Możemy ją znaleźć w naszych pojazdach, telefonach komórkowych, urządzeniach ubieralnych i urządzeniach IoT, w pełni przyswoiliśmy sobie zatem znajomość naszej lokalizacji w dowolnym miejscu i czasie.

Jednym z najbardziej rozpowszechnionych zastosowań systemu GNSS jest nawigacja „od drzwi do drzwi”. Muszę przyznać, że autor tego tekstu czasami wzdryga się, gdy zauważa, iż ​​na ulicach, w programach telewizyjnych, programach informacyjnych, gazetach itp. aplikacje nawigacyjne są nieustannie nazywane „GPS”. W rzeczywistości termin GPS (który nie jest nawet wystarczająco rygorystyczny, jako że należałoby używać skrótu GNSS, gdyż istnieją inne systemy, takie jak Galileo, BeiDou, Glonass itp.) to technologia, która umożliwia urządzeniu poznanie jego pozycji, prędkości i bieżącego kursu. Sposób, w jaki poruszamy się po ulicach i autostradach, aż do momentu dotarcia do celu wynika z  map i algorytmów obliczania trasy, które znajdują się w urządzeniach lub aplikacjach nawigacyjnych, a nie pozycji GNSS (chociaż bez tego pierwszego nie byłoby możliwe istnienie drugiego).

Z pewnością pod wpływem tej powszechnie funkcjonującej synekdochy, w kontekście interesującego nas rynku motoryzacyjnego, wciąż pokutuje tradycyjne przekonanie, które systemy GNSS asocjuje  z multimedialnym obszarem dotyczącym pojazdów (obejmującym zazwyczaj właśnie systemy nawigacji). W przypadku tych klasycznych zastosowań systemów GNSS (w ramach których można również uwzględnić systemy połączeń alarmowych) wystarczy sam GNSS, który jest w stanie osiągnąć precyzję około 5-10 m dla pojedynczej częstotliwości lub 3-5 m dla wieloczęstotliwości. Zwłaszcza zważywszy na fakt, że wspomnianą dokładność można poprawić nawet do 1-3 m za pomocą systemów wspomagających, takich jak DGNSS czy SBAS.

Niemniej jednak te poziomy precyzji, jakkolwiek byłyby dobre, nie są wystarczające, aby sprostać najbardziej restrykcyjnym wymaganiom powstających aplikacji w dziedzinie systemów współpracujących lub jazdy autonomicznej. W dzisiejszym świecie stosowane systemy muszą stopniowo zwiększać dostępność funkcji globalnej lokalizacji i wspomniane poziomy precyzji. To tu właśnie pojawiają się wysokoprecyzyjne systemy GNSS (PPP, RTK, PPP-RTK), gdyż dzięki nim możemy uzyskać centymetrową precyzję, która – w połączeniu z innymi czujnikami lokalnymi, takimi jak radar, kamery czy LiDAR – jest odpowiedzialna za dokładną lokalizację pojazdu.

W każdym razie w zastosowaniach, w których kwestia bezpieczeństwa odgrywa kluczową rolę, takich jak jazda autonomiczna, nasze systemy muszą oferować znacznie więcej niż tylko precyzję. Posiadanie dokładnych informacji o pozycji jest mało przydatne, jeśli nie mamy możliwości sprawdzenia, czy pozycja, którą wprowadzamy jako dane wejściowe do systemu bezpieczeństwa, jest błędna.  Wartością dodaną tych bezpiecznych systemów pozycjonowania jest to, że zapewniają one „bezpieczną”, tj. dokładną i niezawodną pozycję. W tym celu systemy te wdrażają koncepcję integralności związanej z pozycją, dzięki wykrywaniu i wykluczaniu – w czasie rzeczywistym i podczas obliczania pozycji – wpływających na nią źródeł błędów. Dzięki temu jesteśmy w stanie obliczyć obszar zaufania, zwany pod nazwą protection level. Prawdopodobieństwo tego, że rzeczywista pozycja (tj. pozycja obliczona pomniejszona o błąd) znajduje się poza obszarem zaufania otaczającym pozycję obliczoną, jest bardzo niskie i poniżej prawdopodobieństwa docelowego (znanego jako Target Integrity Risk lub TIR). Im niższe będzie docelowe TIR, tym wyższy protection level, gdyż przy ograniczaniu błędu trzeba będzie wziąć pod uwagę więcej dodatkowych czynników.

Poza obszarem zaufania czy poziomem ochrony, zgodność z normami takimi jak ISO 26262 czy ISO 21448 (SOTIF) przy opracowywaniu wspomnianych systemów oraz koncepcja integralności pozwalają systemowi osiągnąć odpowiedni poziom ASIL (Automotive Safety Integrity Level) oraz zintegrować komponent GNSS z innymi podsystemami ASIL, aby przyczynić się do zapewnienia safety case pojazdu.