Upload
hydrographic-society-benelux
View
490
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
De eerste GLONASS-K satellieten en de nieuwe CDMA formaten
Modernisering van GLONASS
ir. Jean-Paul Henry, 06-GPS BV
Workshop Satellietnavigatie Haarlem
HSB / NIN / GIN
12 December 2014
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 1
INHOUD
• Introductie 06-GPS
• GLONASS in de samenleving
• Geschiedenis GLONASS
• Systeembeschrijving GLONASS
• GLONASS issues bij RTK
• Modernisering GLONASS
• Conclusies
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 2
INTRODUCTIE 06-GPS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 3
06-GPS ALL 2014 4 4
INTRODUCTIE 06-GPS
• 2002: start 23 stations, samenwerking met SAPOS (D)
• 2003: aansluiting FLEPOS (B)
• 2005: start NTRIP-communicatie en netwerk DGPS
• 2006: GPS+GLONASS, samenwerking ASCOS (D)
• 2007: uitbreiding naar 38 stations
• 2008: 2e volledig uitgevoerde centrale (back-up)
• 2009: GNWEB en SSRPOST
• 2010: TüV SüD certificering
• 2011: Landbouw mechanisatie, samenwerking LTO
• 2012: Uitbreiding stations NL, Belgische kust
• 2013: Gebruik van WALCORS stations (Wallonië)
• 2014: Extra stations Brussel, SOMA, Noordzee (3x)
06-GPS ALL 2014 5 5
INTRODUCTIE 06-GPS
• Evolutie markt / klantenkring:
– Landmeters (klassiek, Mobile Mapping, Luchtopnames)
– Hydrografie, Baggeraars
– Bouwondernemingen / maatvoerders
– Politie, Archeologen, Tuinaanleg, Loodswezen
– Machinesturing in de (wegen)bouw
– Agrariërs
– Vervoer (spoorwegen, trams, bussen)
– (Personenauto’s (deels) zelfrijdend)
GLONASS IN DE SAMENLEVING
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 6
GLONASS IN DE SAMENLEVING
• Niet meer weg te denken in de Geodesie en Hydrografie
• Maar ook in Navigatie en Smartphones:
Samsung Galaxy S5
R01 = 65
..
R24 = 88
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 7
GLONASS IN DE SAMENLEVING
• PROMOTIE
• Hond van Poetin:
• Wet 2011 Rusland: 25% importbelasting op GPS devices tenzij ook GLONASS support
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 8
GLONASS IN DE SAMENLEVING
• GLONASS bij 06-GPS in 2009:
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 9
Gem. Verbindingstijden per maand GPS <-> GNSS
GLONASS IN DE SAMENLEVING
• Gebruik GLONASS bij klanten 06-GPS in 2014:
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 10
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
survey machine guidance
GPS only
GPS+GLONASS
GLONASS IN DE SAMENLEVING
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 11
• RTK FIX (s) GPS
GLONASS IN DE SAMENLEVING
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 12
GLONASS IN DE SAMENLEVING
• RTK FIX (s) GPS + GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 13
GLONASS IN DE SAMENLEVING
• Uitstekende maatregel bij:
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 14
http://solarscience.msfc.nasa.gov/images/ssn_predict_l.gif
GESCHIEDENIS VAN GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 15
GESCHIEDENIS VAN GLONASS
• Ontwikkeling in jaren 60 en 70
• Eerste satelliet gelanceerd in 1982
• Lancering 3 per keer mogelijk
• 24 satellieten op ca. 20.000 km
• In 1995 vol operationeel
• Ontwikkeling lijkt veel op die van GPS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 16
GESCHIEDENIS VAN GLONASS
• Terugval tussen 1995 en 1998, geen lancering
• Nog maar 6 werkende satellieten in 2001 door levensduur 3 jaar
• Nieuw budget vanaf 2001, speerpunt Poetin
• In 2003 eerste GLONASS-M, levensduur 7 jaar
• December 2010, mislukte lancering
• Februari 2011, 1e GLONASS-K
• Oktober 2011, 24 werkende satellieten
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 17
GESCHIEDENIS VAN GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 18
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
launches failed to reach correct orbit
GESCHIEDENIS VAN GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 19
0
5
10
15
20
25
30
35
in orbit
SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 20
SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
Ground Control Segment
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 21
SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
Systeem Glonass GPS
Aantal satellieten 24 30+
Aantal banen 3 6
Halve lange as 25500 km 26550 km
Inclinatie 64.8° 55°
Omlooptijd satellieten 11u16m 11u58m
Herhaalperiode 8 dagen 1 dag
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 22
SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 23
SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
SV SV
## 1112211221111111211112112122222222221222221222222222222222212221222111 ##
# 7870198009997768098891981801122432009000008211243411232232191009010896 #
G01 == =================== G01
G02 ============= ============== G02
G03 c G03
G04 ==================== G04
G05 ========= ================= G05
G06 =========== ================ G06
G07 ========= ================== G07
G08 ============ =============== G08
G09 === =================== G09
G10 ==== M================== G10
G11 =================== G11
G12 ================== ==== == G12
G13 ==================== G13
G14 ============== ============= G14
G15 ========= ====== ========== G15
G16 ================= ======== G16
G17 ========== ============== ===== G17
G18 ======= =============== ====== G18
G19 M================== ==== G19
G20 ==================== G20
G21 ================== ======c G21
G22 =======cc c================ == G22
G23 ====== ================== G23
G24 =============== c===== G24
G25 ==================== G25
G26 ====== c== cc============= G26
G27 =================== === G27
G28 ===== ===========c c=========== G28
G29 =================== ===== G29
G30 ======= ================== G30
G31 ================ =========== G31
G32 ===== =================== G32
|-----------------|-----------------|-----------------|---------------
|<----- 6h ------>|
|<-- 2014-11-01 00:00:00.00
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 24
SV SV
## 1112211221111111211112112122222222221222221222222222222222212221222111 ##
# 7870198009997768098891981801122432009000008211243411232232191009010896 #
R01 ======== ================ R01
R02 ======= ================= R02
R03 ====== ================== R03
R04 ======= ================== R04
R05 == ========= ================= R05
R06 ====== ========== ============== R06
R07 ========= ============= ========= R07
R08 =========== ============== ===== R08
R09 ================ ====== ======== R09
R10 ================= ======= === R10
R11 ================ ========= R11
R12 ============== =========== R12
R13 ============ ============= R13
R14 =========== =============== R14
R15 ===== ========= ================ R15
R16 =========== ======= ============= R16
R17 ======== ================ ====== R17
R18 ============= =============== ==== R18
R19 ============== ============ R19
R20 ================ ==========c R20
R21 ================= ========= R21
R22 ================== ======= R22
R23 ================== ====== R23
R24 ==== ================== ====== R24
|-----------------|-----------------|-----------------|---------------
|<----- 6h ------>|
|<-- 2014-11-01 00:00:00.00
SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GPS Sky Plot: GLONASS Sky Plot:
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 25
SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 26
SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 27
SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 28
SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 29
SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
• Nominale frequenties draaggolf
– L1: 1602 MHz (GPS: 1575.42 MHz)
– L2: 1246 MHz (GPS: 1227.60 MHz)
• Satelliet frequenties
– L1k = L1 + k×0.5625 MHz
– L2k = L2 + k×0.4375 MHz
– k = -7…+6
• L1k/ L2k = 9/7 voor alle k
• FDMA - Frequency Division Multiple Access (Glonass: zelfde code voor alle satellieten, verschillende frequenties)
• CDMA - Code Division Multiple Access (GPS: verschillende codes voor alle satellieten, dezelfde frequenties)
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 30
GLONASS ISSUES BIJ RTK
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 31
32
GLONASS ISSUES BIJ RTK
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014
33
GLONASS ISSUES BIJ RTK
• 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.
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014
34
GLONASS ISSUES BIJ RTK
Topcon
Leica
Javad
Trimble
GNNET
SSR
RTK
VRS
RINEX
NTRIP
RTCM
Topcon
Leica
Javad
Trimble
Septentrio
Others
GPP GPP
REFS ROVERS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014
Septentrio
35
GLONASS ISSUES BIJ RTK
• GLONASS Bias individualisatie d.m.v. NTRIP Client herkenning: NTRIP GNMOBILE/1.0
NTRIP GNSMART
NTRIP GNSSGSM/1.0
NTRIP GNSSInternetRadio/1.4.11
NTRIP Leica System 1200/1.0
NTRIP LinuxClient/1.11
NTRIP Metrotech R&D/0.0001
NTRIP NtripSokkiaGSMClient/1.00
NTRIP SCS900/1.20
NTRIP smallTRIP QUAD/v3.0.a
NTRIP SurveyController/12.41
NTRIP SurveyPro
NTRIP TerraSync
NTRIP Topcon Client/1.0.0
NTRIP TopconNtrip/1.0.3
NTRIP Trimble NtripClient/1.57.4.2
NTRIP TSM Client/1.0.0
• Bias Level per merk in boodschap 1033 (RTCM 3.1)
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014
36
GLONASS ISSUES BIJ RTK
• Nieuwe ontwikkelingen:
– Publicatie Septentrio 2012: Oorzaak en compensatie “GLONASS inter-frequency carrier phase biases”
– Nieuw “nul” niveau
– RTCM 3.1 boodschap 1230: GLONASS Interoperability message. Numerieke waardes biases naast GLONASS MSM (Multi Signal Messages) RTCM 3.2 correctiesignaal
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014
MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 37
MODERNISERING GLONASS
• Gebruikers positie nauwkeurigheid in meter
• 2002: 35 m (1 σ)
• 2012: 2,8 m (1 σ)
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 38
(Meter)
MODERNISERING GLONASS
• Gebruikers positie nauwkeurigheid in meter
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 39
MODERNISERING GLONASS (-M)
Ontwerpleeftijd 7 jaar
Massa 1415 kg
On-board klokken 3 Cs
Batterijen Ni-H
Zonnepanelen Silicon
CAPACITEITEN
• Nav. signalen :
– L1OF, L2OF, L1SF, L2SF
• Inter-satelliet link (RF band)
• Space Laser Ranging
• NUDET (Nuclear Detection)
• Enkele / Triple lancering
PRE - MODERNISATIE
• L1OF; L1SF; L2OF; L2SF
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 40
POST MODERNISATIE
• L1OF; L1SF; L2OF; L2SF, L3OC (vanaf (juni) 2014)
MODERNISERING GLONASS (-K1)
Ontwerpleeftijd 10 jaar
Massa 935 kg
On-board klokken 2 Cs + 2 Rb
Batterijen Ni-H
Zonnepanelen GaAs single-junction
CAPACITEITEN
• Nav. signalen:
– L1OF, L2OF, L1SF, L2SF, L3OC
• Inter-satelliet link (RF band)
• Space Laser Ranging
• NUDET
• COSPAS-SARSAT (Search and Rescue)
• Enkele lancering
PRE - MODERNISATIE
• Nav. antenne (L1OF, L1SF, L2OF; L2SF)
• Nav. antenne (L3OC)
• Zonnecellen (single-junction GaAs solar cells) GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 41
POST MODERNISATIE
• Verbeterde Nav. Antenne (L1OF; L1SF; L2OF; L2SF, L3OC)
• Zonnecellen (triple-junction GaAs solar cells)
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 42
MODERNISERING GLONASS (-K2)
Ontwerpleeftijd 10 jaar
Massa 645 kg
On-board klokken 2 Cs, 2Rb
Batterijen Lithium-Ion
Zonnepanelen triple-junction GaAs
CAPACITEITEN
• Nav. signalen:
– L1OF; L2OF; L1SF; L2SF;
– L1OC; L1SC; L2OC; L2SC; L3OС
• Inter-satelliet link (RF & optisch)
• Space Laser Ranging
• 4de klok slot
• Space Environment Monitoring System
• Enkele / Triple lancering
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 43
MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 44
MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 45
Glonass-M Glonass-K Glonass-KM
20
12
2
01
3
20
14
2
01
5
20
16
2
01
7
20
18
2
01
9
20
20
2
02
1
20
22
2
02
3
20
24
2
02
5
20
26
2
02
7
20
28
2
02
9
20
30
2
03
1
20
32
2
03
3
20
34
2
03
5
20
36
2
03
7
20
38
2
03
9
20
40
32 30 28 26
24 22 20 18 16 14 12 10 8 6
4 2 0
Schema vernieuwing GLONASS
Aanta
l sa
telli
ete
n
MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 46
• GLONASS-KM vanaf 2025
• Van 24 naar 30 satellieten
• Van 3 naar 6 satellietbanen
• L1OCM <-> GPS L1C / GALILEO E1
• L5OCM <-> GPS L5 / GALILEO E5a
• L3OCM <-> GALILEO E5b
MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 47
MODERNISERING GLONASS
Wat merken we er tot nu toe van ?
• GLONASS-K CDMA tracking JAVAD / SEPTENTRIO April 2011
• GLONASS-K1 metingen; C/N0 in dB-Hz van L1-C/A en L3 CDMA
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 48
MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 49
GLONASS-M met L3
GLONASS-K1
MODERNISERING GLONASS
• Pogingen uitbreiding Ground Segment en Monitor Stations
– Brazilië (2013)
– Vietnam
– Indonesië
– Cuba
– VS; nemen wet aan die dit verbied (bang voor spionage)
• Uitval 2 April 2014 gedurende 11 uur
– Softwarefout
– Enorme baanfouten
– ground control niet het probleem
• PZ-90.11 -> ITRS2011
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 50
MODERNISERING GLONASS
• 2e GLONASS-K(1) lancering 30 November 2014
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 51
MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 52
GLONASS-M met L3
GLONASS-K1
MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 53
CONCLUSIES
• GLONASS weer opgeklommen tot volwaardig systeem
• Open systeem, nauwkeurigheid dichtbij GPS
• Sterke wens Russen om GLONASS te presenteren als gelijkwaardig, Russisch alternatief
• Behoud FDMA (compatibiliteit huidige ontvangers)
• Ontwikkeling CDMA, gelijk aan GPS / GALILEO/ BEIDOU
• Makkelijkere integratie voor Multi-GNSS ontvangers
• Bijdrage aan nauwkeuriger en goedkopere plaatsbepaling en navigatie
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 54
Dank u voor uw aandacht !
www.06-GPS.nl
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 56