WE Galileo Technology V1 - FFG · 2018-03-28 · Galileo – Technische Möglichkeiten Galileo...
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Galileo – Technische Möglichkeiten
Galileo Applications Day
Wien, 02 Mai 2007
Prof. Dr.-Ing. Werner EnderleEuropean GNSS Supervisory Authority – GSA
Head of System Evolution
56, Rue de la LoiBE-1049 Brussels – Belgium
Tel: 00 32 2 298 0164E-mail: [email protected]
Überblick
• Überblick
• Einführung
• Galileo Services• Galileo Architektur
• Galileo Signale
• Galileo Receiver
• Galileo Anwendungen
• Galileo – Besonderheiten
• Zusammenfassung
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• Galileo, eine EU Initiative
• Integraler Bestandteil einer neuen Transport Infrastruktur
• Unter Europäischer ziviler Kontrolle
• Galileo bietet primär Positions- und Zeitinformationen
• Globales Navigations Satelliten System
• Leistungsparameter, ähnlich denen des zukünftigen GPS
• Unabhängig von GPS, aber in der Lage zur Interoperabilität mit GPS• Vereinbahrung mit den USA im Juni 2004 (interoperability and
compatibility)
• Finanzierung von Galileo durch Privat Public PartnershipKonzept (PPP)
• Offen für Partner – Internationale Kooperation
Einführung - Galileo
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Einführung – Motivation für Galileo
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Politisch- Europäische Unabhängigkeit und Souveränität- Industriepolitik
Sozial- Neue und bessere Services- Verbesserungen im Bereich der Sicherheit bei Transportsystemen
- Vorteile für die Umwelt
Ökonomisch
- Anteilen an globalen Märkten- Globale Konkurrenzfähigkeit - Beschäftigung- Effizienz der Transport Industrie
Technologisch- Technologische Führungsposition für Europäische Industrie
- Untersuchung von Synergien-Effekten zwischen verschiedenen Technologien
• The European GNSS Supervisory Authority has been established by Council Regulation (EC) 1321/2004 of 12 July 2004 given the strategic nature of the European satellite positioning and navigation programmes and the need to ensure that essential public interests in this field are adequately defended and represented.
The Authority has been entrusted with the responsibility of, among other tasks:• Managing the European satellite navigation programmes (such as Galileo and EGNOS) and controlling the
use of the funds allocated to them; • Being the licensing authority vis-à-vis the private concession holder responsible for implementing and • managing the Galileo deployment and operation phases and ensuring that the concession holder complies • with the concession contract; • All matters related to the right to use the frequencies necessary to the operation of the systems, to the
certification of the components of the systems and to the systems’ safety and security; • Being the owner of all the tangible and intangible assets created or developed under the Galileo and
EGNOS programmes; • Assisting the Commission in matters involving satellite radio-navigation, particularly in cases where
legislative and regulatory measures prove necessary.
• The Authority has a key role for the success of the Galileo system• It is a Community agency and will be located in one of the Member States of
the European Union • Until the final decision on the location is taken, the Authority will be
provisionally located in Brussels
Einführung - GSA
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Einführung - Zeitplan
5
December 1994 : Resolution of European Transport CouncilDecember 1994 : Resolution of European Transport Council
European contribution for a new GNSS
GNSSGNSS--11
GNSSGNSS--22
EGNOS
19941994
OQR (2008)OQR (2008)20082008
20002000
GALILEO
20102010--20122012FOC (2010FOC (2010--2012)2012)
19981998
20022002
Agreement EC ESA EUROCONTROL
Definition
Development
Deployment
20092009IOVIOV
Einführung -Implementierungskonzept
6
GPS Constellation
GalileoExp. SV (*2)
2003 2005 2009 2010-2012
GSTB V1 GSTB V2 IOV Phase FOC Phase
Galileo In Orbit ValidationConst. (*4)
Galileo Full OperationConst. (30)
Einführung
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Leistungsparameter von Galileo
• Genauigkeit (Accuracy)
• Verfügbarkeit (Availability)
• Kontinuität (Continuity)
• Integrität (Integrity of System)
• Zuverlässigkeit (Reliability)
Einführung, Galileo - GPS
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Definition von
1. CompatibleDie Versicherung, dass Galileo oder GPS die jeweiligen Services des anderen Systems nicht degradieren wird
2. Interoperable
Die Fähigkeit die beiden Systeme zu kombinieren, so dass die resultierenden Leistungsparameter verbessert werden
Erreicht durch Koordination von • Referenz System• Zeitsystem • Signal Struktur
Galileo Services
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Open Access
Commercial
Safety of Life
Search and Rescue
Free to air; Mass market; Simple positioning
Encrypted; High accuracy; Guaranteed service
Open Service + Integrity and Authentication of signal
Encrypted; Integrity; Continuous availability
Near real-time; Precise; Return link feasible
Public Regulated
ü EU Transport Council Approval: 09.12.2004
Galileo Services
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Galileo Architektur
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Galileo Architektur -Raumsegment
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• WALKER Konstellation (27/3/1) – 27 Satelliten in 3 Medium Earth Orbit (MEO)
Bahnebenen – 3 aktive Ersatz-Satelliten (ein Satellit pro
Bahnebene)
• Kreisbahnen mit einer Bahnhöhe von 23616 km
• Neigung der Bahnebenen gegenüber dem Äquator 56 grad
• Umlaufdauer 14 h 4 min
• Satelliten Masse: 680 kg • Verfügbare Leistung: 1600 W• Dimension: 2,7x1,2x1,1 m• Navigations-Nutzlast: 70-80 kg/ 850 W• SAR-Nutzlast: 20 kg/ 100 W • Nutzlast Rakete: Ariane, Proton, Soyuz• 3-Achsen Lagekontrolle
Galileo - Intergity
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Integrität • Definition:
Die Fähigkeit eines Navigations-Systems dem Nutzer eine Warnung innerhalb einer bestimmten Zeitspanne zu übermitteln, dass das Navigations-System nicht zur Navigation verwendet werden soll
• Das Galileo Integritäts-Konzept basiert auf der Annahme, dass
Integrität für eine Vielzahl von Anwendungen von Bedeutung
werden wird.
• GPS hat gegenwärtig kein Integritäts-Konzept als integraler
Bestandteil der Architektur implementiert
Galileo Signal & Frequenz Plan
814
Not to scale
E5a (L5) E5b L2 G2 E6 E2 L1 E1 G1
ARNS Bands ARNS BandsRNSS Bands RNSS Bands
1164
MHz
1215
MHz
1260
MHz
1240
MHz
1300
MHz
1559
MHz
1563
MHz
1587
MHz
1591
MHz
1610
MHz
Galileo Bands GPS Bands (current and modernised)
GLONASS Bands (current and modernised)
OSSoL
OSSoL
E5E6
CSPRS
L1
OSSoL
PRS
Galileo Signal & Frequenz Plan
15
1278
.75
MH
z
40x1.023 MHz
E6P Signal:BOCcos(10,5) mod.Rc=5.115 McpsPRS Service
E6C Signal:Data + PilotBPSK mod.Rc=5.115 McpsRs=1000 spsCS Service
1575
.42
MH
z
40x1.023 MHz
L1P Signal:BOCcos (15,2.5) mod.PRS Service
L1F Signal: Data + PilotBOC(1,1) mod.Rc=1.023 McpsRs=250 spsOS/CS/SOLServices
1191
.795
MH
z
E5A Signal:Data+PilotBPSK mod.Rc=10.23 McpsRs=50 spsOS/CS/SOLServices
E5B Signal: Data+PilotBPSK mod.Rc=10.23 McpsRs=250 spsOS/CS/SOLServices
Frequency(MHz)
90x1.023 MHz
E5 Signal: AltBOC(15,10) mod.
Signale, Galileo – GPS Unterschiede
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• Galileo hat mehr Signale als GPS• erhöhte HW Komplexität und Prozessor Load
• Galileo verwendet neue Modulations- und Multiplexing Konzepte• Signal Akquisition: Codes sind 10 mal länger als bei GPS• Signal Tracking
• große Bandbreite bei Galileo (extrem für ALTBOC)
• Höhere Genauigkeiten
• Pilot (keine Daten auf Träger aufmoduliert)• höhere Sensitivität • höhere Genauigkeiten
• Multipath Verringerung
• bessere Leistung (große Bandbreite und BOC Modulation)
• Gefahr von falscher Akquisition und Tracking
• Rahmenbedingungen für HW und SW durch höhere Komplexität
• GSA Förderung von Galileo, Galileo/GPS Receiver Entwicklungen im Rahmen des FP6
Galileo Receiver
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1.7 M€ / 50%2411/08/2005MAGICInterference Mitigation
3.3 M€ / 50%2419/09/2005GIRASOLSafety of Life Receiver
2.4 M€ / 50%2427/09/2005SWIRLS
2.6 M€ / 50%2411/08/2005ARTUSProfessional Receivers
2.3 M€ / 50%2407/11/2005GAMMA
2.4 M€ / 50%2412/07/2005GR-POSTER
2.4 M€ / 50%24 17/03/2006GREATMass Market Receiver
GSA Fund = % of total budget
Duration (Months)
Start ProjectSector
• ESA ist verantwortlich für die Entwicklung der • Galileo Test User Segment (TUS)
• Sensor Station Receiver (GRS)
Galileo Receiver Technologie
18Code Range Tracking NoiseCode Range Tracking NoiseEstimated from (pilot – data) differences Courtesy, ESA (Dr. Martin Hollreiser)
and Septentrio
Galileo Receiver Technologie
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Code Multipath, Static Data Code Multipath, Static Data Courtesy, ESA (Dr. Martin Hollreiser)and Septentrio
Galileo Receiver Technologie
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Code Multipath, Static DataCode Multipath, Static Data1. Alle Galileo Signale haben eine signifikant bessere
Performance als GPS CA2. Außer bei niedriger Elevation, keine signifikanten Unterschiede
zwischen BOC(1,1), BPSK(5) and BPSK(10)3. AltBOC ist wie erwartet das mit beste Signal
Courtesy, ESA (Dr. Martin Hollreiser)and Septentrio
Galileo Receiver Technologie
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Code Multipath, Dynamischer FallCode Multipath, Dynamischer Fall1. Sehr starke Reduzierung von Multipath Fehlern im Falle von dynamischen
Szenarien2. Kein großer Unterschied zwischen den Modulations-Konzepten, außer für
ALTBOC, welcher einen leichten Vorteil zeigt
RuralStatic
Rural Movement
UrbanStatic
MotorwayMovement
GPS-CA 1.19 0.23
L1BC 0.27 0.15 0.40 0.18
E6BC 0.50 0.22
E5a 0.20 0.16
E5b 0.26 0.15
E5AltBOC 0.10 0.11
Standard Abweichungen für Code Multipath in Autotests [m]Courtesy, ESA (Dr. Martin Hollreiser)and Septentrio
Galileo Performance
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Galileo Anwendungen
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• Galileo hat eine Vielzahl von Möglichkeiten die entsprechenden Signale und Services so zu verwenden, dass ein Optimierung hinsichtlich des jeweiligen Nutzers stattfinden kann (z.B. OS eine Frequenz, OS zwei Frequenzen)
• Galileo System Integrität ist ein integraler Bestandteil der Galileo-Gesamtarchitektur
• Test Receiver sind Bestandteil des Systems –Zertifizierung von Receivern
• Eine Service Garantie ist vorgesehen für den Galileo Commercial Service
• Galileo Kompatibilität und Interoperabilität - Gemeinsame Nutzung von Galileo und GPS
• Galileo ist kommerziell motiviert
Galileo Besonderheiten
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• Galileo ist ein wichtiges, strategisches Element der Europäischen Infrastruktur
• Galileo wird eine Vielzahl von neuen Möglichkeiten bieten, die darauf abzielen, eine Verbesserung der vorhandenen Leistungsparameter zu ermöglichen, dies wiederum ermöglicht neue Anwendungen und neue Märkte
• Die Konkurrenzfähigkeit von Galileo im Kontext von geplanten globalen und/oder regionalen Satelliten Navigations-Systemen muss sowohl durch die technischen, also auch durch die strategischen Elemente von Galileo gewährleistet werden
Galileo Zusammenfassung
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