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 !