Hoe werkt mijn TomTom?

Het Nederlands bedrijf TomTom maakt navigatiesystemen voor in de auto. Het bedrijf dat begon met het ontwerpen van handheld computers, is marktleider in Europa voor navigatieapparatuur. Dergelijke systemen maken gebruik van het global positioning system (GPS), dat al in 1967 in gebruik genomen was door het Amerikaanse leger. Hoe werkt gps eigenljk?

TomTom

Het bedrijf TomTom is ontstaan nadat twee Nederlandse ontwerpers zich gingen toeleggen op het maken van handheld computers. Onder de naam Palmtop ontwierp men organisers en andere lichtgewicht applicaties. Met de TomTom navigator, een mobiel autonavigatiesyteem, behaalde men groot commerciëel succes. Het bedrijf groeide flink, en inmiddels is het uitgegroeid tot marktleider op navigatie gebied. In 2005 ging TomTom naar de beurs.

Global Positioning System

Het Global Positioning System (GPS) is ontwiikeld in het Amerikaanse leger, omdat men wou beschikken over nauwkeurige informatie voor de plaatsbepaling van de strijdkrachten. Het systeem is gebaseerd op afstandsbepaling ten opzichte van bekende objecten.

Stel het volgende navigatieprobleem voor: we moeten onze positie bepalen, waarbij we gebruik kunnen maken van drie bakens (A, B, en C). De afstand tot de objecten A, B, en C zijn bekend, en we weten waar A, B, en C zich bevinden. Het is dan mogelijk om drie denkbeeldige bollen te tekenen. De bollen hebben de objecten als middelpunt, en elk een eigen straal, namenlijk onze afstand tot het object. Daar waar de drie bollen elkaar snijden, ontstaan twee snijpunten. Op één van die snijpunten bevinden we ons. Is er een vierde object D bekend, dan kunnen opnieuw een denkbeeldige bol, met D als middelpunt en de afstand tot D als straal, tekenen. De vierde bol zal slechts een van de twee snijpunten raken, en dit is het punt waarop we ons bevinden.

GPS gebruikt deze methode voor de plaatsbepaling op aarde. De bakens zijn satellieten; de positie van elk van de satellieten is precies bekend. Op 20.200 Km van de aarde circelen 35 satellieten. De baan van de satellieten is zo gekozen dat er altijd minmaal vier waarneembaar zijn op aarde. Informatie met identficatie, de positie (of baan), en het exacte tijdstip van verzending wordt door de satelliet naar de aarde gestraald. Elektromagnetische golven reizen met de lichtsnelheid c (300.000[km/h]]). Omdat er een grote afstand overbrugd moet worden, komt het signaal met een tijdsvertraging Δt op aarde aan. Uit deze Δt is de afstand tot de satelliet te berekenen. De afstand is gelijk aan c•Δt. Een navigatiesysteem zal dus van minstens vier satellieten informatie nodig hebben om de denkbeeldige bollen en snijpunten te kunnen bepalen.

Dit is een globale verklaring van de werking van een navigatiesysteem. In werkelijkheid worden gecompliceerde problemen door het systeem opgelost. Zo is er bijvoorbeeld het verschil in tijdsregistratie in een satelliet en door de TomTom in de auto. De satelliet werkt met een zeer precieze atoomklok, terwijl een autonavigatiesysteem een minder nauwkeurige kwartsklok aan boord heeft. Bovendien lopen klokken op 20.000 km hoogte iets sneller dan op aarde (Einstein) en daarvoor moet worden gecorrigeerd.
Daarnaast moet het systeem natuurlijk de route-informatie (digitaal opgeslagen kaarten) koppelen aan de plaatsbepaling.