06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 1
GLONASS voor RTK-Netwerken
Presentatie ir. Jean-Paul Henrywww.06-GPS.nl27 Maart 2009
GIN/NIN/HSB WVP, NLR Amsterdam
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 2
Inhoud Presentatie
• GPS + GLONASS, opmaat voor superieure GNSS• Wat is er te verbeteren:
– Beschikbaarheid satellieten / Obstakels– Snelheid initialisatie– Nauwkeurigheid– Ionosfeer / Zonne-activiteit
• Kwesties bij GLONASS:– Ref. ontvangers <-> netwerk software <->rovers– FDMA, Interchannel biases, e.a.
• Conclusies
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 3
GPS + GLONASS, opmaat voor superieure GNSS
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 4
06-GPS 2002 - 2009
• 2002 start 23 stations, samenwerking SAPOS (D)• 2003 aansluiting FLEPOS (B)• 2005 start NTRIP communicatie, netwerk DGPS• 2006 GPS/GLONASS, samenwerking ASCOS (D)
– GNSS RTK, DGNSS– Naast Topcon, Javad steeds meer merken
• 2007 uitbreiding 38 stations, GALILEO voorbereid• 2008 Amper nog nieuwe rovers zonder GLONASS• 2009 Met uitbouw GLONASS tot wel 20 GNSS SV
gelijktijdig ter beschikking.
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 5
06-GPS 2002 - 2009
Gem. Verbindingstijden per maand GPS <-> GNSS
36 %
64 %
51 %
49 %
56 %
44 %
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 6
GNSS : MEER = BETER
• GPS (31) + GLONASS (24) + GALILEO (30) +COMPASS (30) =115 satellieten !
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 7
GNSS : MEER = BETER
• GPS: 3 Draaggolf frequenties en nieuwe (civiele)codes (L2C, L5, L1C)
• GLONASS: „full Constellation“ in 2009/2010• GLONASS: 5 frequenties L3 (FDMA), fL3(i) = 94/125
fL1(i) en GPS-L1 (CDMA) GPS-L5 (CDMA)• Galileo: operationeel in 201..• Galileo tot 5 frequenties met verscheidene signalen• China: Compass GNSS 30(?) MEO's en 3 GEO's• In totaal > 100 GNSS satellieten!• RINEX 3.0 definieert >40 verschillende code signalen
en combinaties op >7 draaggolffrequenties• SBAS Systemen met L1/L5 (Egnos,WAAS,QZSS,..)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 8
WAT IS ER TE VERBETEREN ?
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 9
Beschikbaarheid satellieten / Obstakels
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 10
Beschikbaarheid satellieten / Obstakels
• Satelliet Beschikbaarheid Plots voor Hannover (Geo++)uitgaande van:– GPS Almanac– Galileo constellatie:
• 3 Baanvlakken met elk 9 satellieten• Altitude: 23616 km• Inclinatiehoek: 56°• Herhaling grondtraject elke 10 siderische dagen (23h56m)
– GLONASS constellatie:• 3 Baanvlakken met elk 8 satellieten• Altitude: 19100 km• Inclinatiehoek: 64.8 °• Herhaling grondtraject elke 8 siderische dagen
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 11
GPS Sky-Plot
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 12
GLONASS Sky-Plot
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 13
GALILEO Sky-Plot
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 14
GNSS Sky-Plot
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 15
Zichtbare GNSS satellieten
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 16
GNSS PDOP
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 17
GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (1/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 18
GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (2/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 19
GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (3/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 20
GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (4/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 21
GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (5/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 22
GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (6/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 23
SNELHEID INITIALISATIE
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 24
Monitor Station Sliedrecht
• 24h monitoring snelheid en nauwkeurigheid• Topcon GB1000 + PG-A1 rover antenne• GNSMART RTK rover, GPS en GPS+GLONASS, VRS
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 25
Monitor Station Sliedrecht
• Fix snelheid GPS t.o.v. aant. GPS satellieten (5gr. Elev.)• Gemiddelde: 14s over 24 uur (doy 66)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 26
Monitor Station Sliedrecht
• Fix snelheid GPS+GLONASS t.o.v. aant. GNSS satellieten• Gemiddelde: 7s over 24 uur (doy 66)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 27
Test SAPOS Bayern
• Obstakel in het Oosten
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 28
NAUWKEURIGHEID
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 29
Monitor Station Sliedrecht
• Nauwkeurigheid GPS 24 uur sessie• St. afw. : σx=5 mm, σy=7 mm, σz=11 mm
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 30
Monitor Station Sliedrecht
• Nauwkeurigheid GPS+GLONASS 24 uur sessie• St. afw. : σx=5 mm, σy=6 mm, σz=10 mm, (iets) beter dan GPS
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 31
Test SAPOS Bayern
• Obstakel in het Oosten
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 32
Ionosfeer / Zonne-activiteit
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 33
11-Jarige Zonnecyclus
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 34
I95 index
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 35
SIMULATIE GPS + GALILEO
• 3 testnetwerken SAPOS (D)
• (35/19km)• (105/55km)• (165/95km)• 7 Ionosferische scenario’s (I: licht ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ VII: zeer zwaar)• FIXING (binnen 40s) + Nauwkeurigheid
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 36
Simulatie: 19 km BASISLIJN
GPS GPS + GALILEO
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 37
Simulatie: 55 km BASISLIJN
GPS GPS + GALILEO
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 38
Simulatie: 95 km BASISLIJN
GPS GPS + GALILEO
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 39
Kwesties bij GLONASS
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 40
Ref. ontvangers <-> netwerk software <->rovers
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 41
Capaciteit ontvangers en netwerk software
• Inhomogene verzameling Referentie Stations / signalen• Satellieten met verschillende signalen (GPS)• Netwerk moet alle signalen ondersteunen• Toevoeging Precise Ephemerides (Centre Orbit Determ. Eur.)• Flexibele software (gemengde ontvangers/satellieten/signalen)• Soms Sparse Networks:
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 42
Foutenbronnen
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 43
HW Delay, Inter-channel biases• GLONASS signalen ervaren verschillende hardware vertragingen
doordat elke satelliet op zijn eigen frequentie uitzendt (FDMA).Resulterende “inter-channel biases” verschillen per merk.Hiermee moet met fase processing rekening worden gehouden.
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 44
GLONASS Biases 06-GPS
Topcon
Leica
Javad
Trimble
GNNET
SSR
RTK
VRSRINEX
NTRIPRTCM
Topcon
Leica
Javad
Trimble
Novatel
Septentrio
GPP GPP
REFSROVERS
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 45
GLONASS BIASES 06-GPS
• GLONASS Bias individualisatie d.m.v. NTRIP Client herkenning:NTRIP GNMOBILE/1.0NTRIP GNSMARTNTRIP GNSSGSM/1.0NTRIP GNSSInternetRadio/1.4.11NTRIP Leica System 1200/1.0NTRIP LinuxClient/1.11NTRIP Metrotech R&D/0.0001NTRIP NtripSokkiaGSMClient/1.00NTRIP SCS900/1.20NTRIP smallTRIP QUAD/v3.0.aNTRIP SurveyController/12.41NTRIP SurveyProNTRIP TerraSyncNTRIP Topcon Client/1.0.0NTRIP TopconNtrip/1.0.3NTRIP Trimble NtripClient/1.57.4.2NTRIP TSM Client/1.0.0
• En in de toekomst individueel met NTRIP user-ID.
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 46
RTCM
• Working Groups RTCM SC104:– Network-RTK: GLONASS MAC, FKP (Interoperability Testing)– „Version 3“: new Raw Data Messages for multiple GNSS
Signals– GLONASS: Interoperability Problems, Biases– Galileo: Galileo Raw Data Messages– Private Services: Encryption (Interoperability Testing)– RSIM: Integrity of Single Reference Stations– Internet Protocol: NTRIP2.0 (UDP, full HTTP-Compatibility)– State Space: 1st Step: Satellite Clock/Orbit/Bias Messages
(Interoperability)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 47
GLONASS: “verrassend”
• Datumshift PZ-90-02 naar ITRF2000, sept. 2007• 3D standaardafwijking 1σ (stand alone):
2007: 7.5m, 2008: 5.8m, 2009: 5.8m, 2010: 4.4m, 2011: 2.5m• Soms:
• Frequentieshift:C. GENERAL: NO IMPACT, INFORMATIONAL PURPOSE ONLYNAGU-MSG.DATE-TIME-SL/CH-TYPE-SUMMAR032-090312-12.03.09-1100-10/04-FREQUENCY CHANGING FROM 4 TO -7 11.03.2009033-090312-12.03.09-1100-14/04-FREQUENCY CHANGING FROM 4 TO -7 11.03.2009034-090312-12.03.09-1100-17/-1-FREQUENCY CHANGING FROM -1 TO 4 11.03.2009035-090312-12.03.09-1100-21/-1-FREQUENCY CHANGING FROM -1 TO 4 11.03.2009
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 48
CONCLUSIES
• Meer en volle GNSS constellaties leveren:– Betere beschikbaarheid– Betere Nauwkeurigheid– Snelle en betrouwbare fix van fasemeerduidigheden over
lange afstanden– Resistentie tegen atmosferische storingen
• Netwerk, software en rovers complexer
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 49
Dank u voor uw aandacht !