Navigointijärjestelmien

Navigointijärjestelmien käsite kattaa menetelmät ja laitteistot, joiden avulla voidaan määrittää paikka, suunta ja aika sekä käyttää näitä tietoja liikkeen ohjaamiseen ja turvallisuuteen liittyvissä sovelluksissa. Yleisimmät järjestelmät ovat satelliittipohjaisia ratkaisuja (GNSS) sekä ei-satelliittisiä menetelmiä kuten inertiaalinen mittaus, radiopohjaiset paikkatietomenetelmät ja karttaperustaiset lähestymistavat. Näitä voidaan käyttää erikseen tai yhdistettynä parantamaan tarkkuutta ja luotettavuutta.

GNSS-signaalit tarjoavat paikan ja ajallisen viitteen, kun taas inertiaalimittauslaitteet (kiihtyvyys- ja kulmanopeusmittarit) antavat liikkeen tietoja ilman jatkuvaa signaalia. Yhdistämällä näitä sekä kartta- ja ympäristöaineistoja voidaan muodostaa luotettava estimaatti paikasta, nopeudesta ja suunnasta. Usein mittaukset sulautetaan Kalman-suodattimella, joka huomioi mittausvirheet ja liikkeen dynaamisen käyttäytymisen. Monimutkaisissa ympäristöissä hyödynnetään lisäksi sensorien sulautusta ja tarvittaessa SLAM-tekniikoita robotiikassa.

Sovelluksia ovat ilmailu, merenkulkua, maantieliikenne sekä robotiikka ja autonomiset järjestelmät. Navigointijärjestelmien suorituskyky mitataan usein tarkkuudella, eheydellä, käytettävyydellä ja kattavuudella. Haasteisiin kuuluvat signaalin häiriöt ja heikentyminen, multipath-ilmiöt, satelliittien saatavuuden vaihtelut sekä kyberturvallisuus, kuten häirintä ja spoofing. Tulevaisuudessa korostuvat monikonstellaatiojärjestelmien hyödyntäminen, tarkka pistepaikannus (PPP), sensorien sulautuksen kehittäminen sekä kooperatiivinen navigointi ja paremman kyberturvallisuuden toteuttaminen.