GPS en GNSS: Alles over locatietracking
Locatietracking biedt een hoop voordelen. We navigeren ermee, kunnen verloren telefoons op afstand terugvinden, et cetera. De technieken die daarvan aan de basis staan, zijn GPS en GNSS. Hoe werken ze precies?
Als je anno 2018 rijles volgt, is ‘rijden met gps’ een vast onderdeel van je lesprogramma. Je leert dan niet alleen de auto besturen, maar ook hoe je middels navigatie van A naar B moet rijden. Hoewel navigatie een paar jaar geleden nog een luxeproduct was aan boord van auto’s, is die tegenwoordig ook in de goedkoopste klasse regelmatig standaard aanwezig. Niet voor niets hebben bedrijven als TomTom het steeds zwaarder om hun apparatuur aan de man te brengen, en al helemaal nu iedereen ook nog een smartphone op zak heeft.
Smartphones hebben het landschap van locatietracking dan ook definitief veranderd. Het gebruik van locatiegegevens was vroeger een leuk extraatje, maar de technologie wordt inmiddels ook dankbaar gebruikt om gebruikers agressief te volgen. Locatietracking op smartphones heeft echter zowel voor- als nadelen, en er zijn verschillende manieren om gebruikers via locatiegegevens te volgen.
Het verschil tussen gps en GNSS
Een vorm van locatietracking is GNSS (Global Navigation Satellite System), waarvan het Amerikaanse gps (Global Positioning System) de bekendste is. Gps is daarmee een van die termen geworden waarvan de merknaam nagenoeg synoniem staat aan het soort product, zoals bijna elk navigatiesysteem vroeger ‘TomTom’ werd genoemd – zelfs als het ging om een goedkoop B-merk.
Gps is een netwerk van 32 satellieten die worden beheerd door het Amerikaanse ministerie van Defensie, en het is meteen ook het meest gebruikte navigatiesysteem ter wereld. Praktisch elke smartphone maakt voor locatietracking gebruik van gps, net als vrijwel alle Europese en Amerikaanse navigatiesystemen in auto’s.
Inmiddels is gps lang en breed ingeburgerd, maar dat was niet altijd het geval. De geschiedenis van navigatiesatellieten gaat al zo ver terug als de Spoetnik, het eerste voorwerp dat in een baan rond de aarde werd gebracht. Spoetnik deed niet veel meer dan het uitzenden van radiosignalen, maar wetenschappers merkten dat de frequentie van die signalen veranderde naarmate de satelliet dichterbij kwam of juist verder weg vloog – het zogeheten Doppler-effect.
Het idee om de signalen van meerdere satellieten te gebruiken om zo exact te zien waar een ontvanger zich bevond, was de eerste voorzichtige stap naar een functioneel GNSS-systeem.
Triangulatie en trilateratie
Amerika begon in 1973 met gps als navigatiesysteem, bestaande uit inmiddels 30 satellieten (inclusief een stel back-ups voor het geval er één plotseling uitvalt). Satellietnavigatie maakt gebruik van een eeuwenoude padvinderstruc die lezers die vroeger bij de scouting zaten zich vast nog wel herinneren: triangulatie. Dat betekent dat je twee verschillende referentiepunten vindt en de afstand tot die punten berekent.
Het punt waar die twee berekende afstanden samenkomen is de locatie waar je je op dat moment bevindt. GNSS-satellieten doen daar nog een schepje bovenop, omdat triangulatie alleen werkt op tweedimensionale oppervlaktes. Door nog een derde of zelfs vierde satelliet te gebruiken, kunnen de kunstmanen berekenen waar een gebruiker zich op een bol bevindt (in dit geval de aarde), een proces dat in de geometrie trilateratie wordt genoemd.
De 24 actieve gps-satellieten bevinden zich precies op de juiste aardbanen, zodat er overal waar je je bevindt minstens drie in de buurt zijn – althans, op een hoogte van 20.000 kilometer.
©PXimport
Verschillende navigatiesystemen
De afgelopen jaren zijn navigatiesatellieten steeds nauwkeuriger geworden. Aanvankelijk hadden satellieten een levensduur van zo’n zeven jaar, maar inmiddels is het mogelijk wel tien tot twaalf jaar met een satelliet te doen. Niettemin worden gps-satellieten regelmatig vervangen door nauwkeuriger kunstmanen met betere klokken die nog scherper kunnen timen hoeveel tijd er zit tussen het uitzenden en het ontvangen van het signaal. Daardoor kunnen zij nóg accurater berekenen waar een ontvanger zich precies bevindt.
Er zijn op dit moment meerdere navigatiesatellietnetwerken in omloop. Hoewel gps het meest wordt gebruikt en het bekendst is, is het nog steeds eigendom van Amerika en kan het in theorie nog steeds worden afgesloten van de buitenwereld. Andere grootmachten hebben daarom hun eigen GNSS-systemen ontwikkeld. Rusland heeft GLONASS, China heeft Beidou, India en Japan hebben kleinere eigen systemen, en zelfs Europa werkt aan een eigen systeem (Galileo) om in de toekomst minder afhankelijk te zijn van het Amerikaanse gps.
De meeste van die systemen bevatten (nog) niet zoveel satellieten als gps en leveren vooral dekking in de landen of regio’s waar ze zijn gelanceerd. Gelukkig werken veel van die GNSS-systemen wel goed met elkaar samen. Dankzij diplomatieke coöperatie is het mogelijk om via één gps- en twee Galileo-satellieten een goede locatie te vinden – vrijwel alle smartphones ondersteunen ook meerdere van die systemen tegelijk.
Van militaire doeleinden naar consument
Inmiddels zijn gps en GNSS gemeengoed in smartphones en auto’s, maar dat was lang niet altijd het geval. Aanvankelijk werd gps alleen voor militaire toepassingen gebruikt, maar in 1983 werd het systeem commercieel beschikbaar gemaakt voor andere partijen.
In 1998 werd besloten gps-satellieten op meerdere kanalen te laten uitzenden, zodat er één kanaal voor militaire en één kanaal voor civiele toepassingen ontstond. Het gevolg was een compleet nieuwe industrie van commerciële bedrijven die hard- en software rondom navigatie bouwden. Bedrijven als TomTom boden steeds kleinere en goedkopere systemen aan voor in de auto, en gps werd interessanter voor mobiele telefoons. Zo was het relatief eenvoudig (maar ook prijzig) om gps-trackers te kopen die je via bluetooth aan je mobiele telefoon of PDA kon koppelen.
©PXimport
Ook kwamen er bedrijven op die navigatiesoftware goedkoop beschikbaar maakten voor de gemiddelde gebruiker. MapQuest was een van de eerste grootschalige applicaties die locatiegegevens wist te integreren in een dienst waarmee je gemakkelijk kon navigeren, maar er volgden al snel veel andere start-ups en bedrijven.
De evolutie van navigatiesystemen liep synchroon met die van kaarttechnologie. Betere kaarten met meer poi’s (points of interest) en steeds betere spraaktechnologie maakten de bestaande systemen interessanter voor consumenten. En toen kwam Google Maps … Dat bleek de nagel aan de doodskist voor veel navigatiefabrikanten. Een gratis app, gecombineerd met de opkomst van smartphones die steeds krachtiger werden én 3G-internet dat steeds goedkoper werd? Dat leek voor de meeste mensen genoeg om aan hun navigatiebehoeften te voldoen.
Maar er was ook een keerzijde: door de opkomst van verbeterde techniek werd het namelijk ook voor andere partijen (opsporingsdiensten, internetbedrijven en adverteerders) steeds eenvoudiger om de locatie van gebruikers bij te houden. Daar kijken we in een volgend artikel naar.
