GNSS-status och Galileoanvändning vid nätverks-rtk Geodesidagarna 2019 Göteborg, 5 7 februari 2019 Stefan Öberg Lantmäteriet, stefan.oberg@lm.se
Lantmäteriet Geodetisk infrastruktur Del av Geodatadivisionen Drygt 40 personer Enhetschef: Mikael Lilje Tre områden Geodetiska referenssystem och koordinatsystem Geodetisk mätning och stöd SWEPOS det nationella nätet av fasta referensstationer för GNSS Bild: SWEPOS
Satellitsystem (GNSS) GPS (USA) Glonass (Ryssland Galileo (EU) Beidou (Kina) QZSS (Japan) Tilläggsystem till GPS Navic (Indien) Regionalt system
GPS-satelliter genom tiderna Block År Antal Antal aktiva I 1978 1985 11 0 II 1989 1990 9 0 IIA 1990 1997 19 0 IIR 1997 2004 13 11 IIR-M 2005 2009 8 7 IIF 2010 2016 12 12 III 2018 1 1 0 Summa 1978 73 31 1 Sköts upp 23 december 2018, genomgår tester
GPS signaler framöver L1 1575,42 MHz C/A-kod 1,023 MHz C-kod 3 1,023 MHz Satellitmeddelande P (Y)-kod 10,23 MHz M-kod 1 5,115 MHz 19 cm 300 m 300 m 30 m 60 m L2 1227,60 MHz C-kod 1 1,023 MHz Satellitmeddelande P (Y)-kod 10,23 MHz M-kod 1 5,115 MHz 24 cm 300 m 30 m 60 m L5 2 1176,45 MHz 25,5 cm C5-kod 2 10,23 MHz 30 m Satellitmeddelande 1 19 satelliter har denna information idag 2 12 satelliter har denna information idag 3 Ingen aktiv satellit har denna information idag
GPS nya signaler L2C Ger förbättrad åtkomst av L2 signalen L5 Främst designad för safety-of-life - tillämpningar dvs. för flyg Ökar tillförlitligheten, kortare initialiseringstid vid RTK L1C Bättre anpassad till andra GNSS än gamla L1 Kommer i GPS III
Glonass-satelliter genom tiderna Generation År Antal Antal aktiva Glonass 1982 2005 87 0 Glonass-M 2003 48 23 Glonass-K1 2011 2 1 1 Summa 1982 137 24 1 Testsatelliter
Glonass-signaler L1 1602 + n*0,5625 MHz 19 cm C/A-kod 0,511 MHz 600 m Satellitmeddelande P-kod 5,11 MHz 60 m L2 1246 + n*0,4375 MHz 24 cm C/A-kod 0,511 MHz 600 m Satellitmeddelande P-kod 5,11 MHz 60 m
Glonass modernisering Full konstellation med 24 Glonass-Msatelliter uppnåddes 8 december 2011 Senaste uppskjutning av en Glonass-Msatellit 3 november 2018 (fyra Glonass-M återstår) Nästa generation Glonass-K på gång med utökad livslängd (10 år), lägre vikt, ny civil signal (L3) och förbättringar på L1 och L2 m.m.
Galileo-satelliter genom tiderna Satellitmodell År Antal Antal aktiva Prov 2005 2008 2 0 Prototyp 2011 2012 4 1 3 FOC 2014 22 2 15 Summa 2005 28 18 1 En är inte tillgänglig (och förblir nog det) 2 Två första sköts upp 22 augusti 2014, men hamnade i fel bana som nu är förbättrade, en är inte tillgänglig och de fyra senaste är ännu ej operationella
Galileo Nytt system med modern design som bl.a. ger stabilare satellitsignaler med högt signal/brusförhållande 30 satelliter för full konstellation Kommande planerade uppskjutning är fyra stycken uppskjutningar med två satelliter samtidigt 2020 2021
Beidou-satelliter genom tiderna Generation År Antal Antal aktiva Beidou-2 (regionalt, utbyggt 2012) Beidou-3 (globalt) 2007 2018 19 14 2017 18 1 18 2 1 Föregicks av fem testsatelliter. 2 Av totalt 30 fullt utbyggt, varav 24 normala banor.
Fördelen med att använda flera GNSS satellitsystem och nya signaler Öka tillgängligheten för GNSS mätning i svåra miljöer, städer, skog mm. Minska mätosäkerheten Flera signaler gör det enklare att ta bort dåliga observationer, multipath etc. Picture from Ken Alexander, National Coordination Office for Space-Based PNT
SWEPOS 48 Klass A 67 Externa 373 Klass B
SWEPOS Nätverks-RTK-tjänst Mer än 4100 betalande användare Total uppkopplingstid 2018 1,4 miljoner h Nya användargrupper ger nya krav 2 parallella ben, servicekvällar utan avbrott Disaster Recovery (DR) infört Dubbla datacenter planeras under 2019 Autonoma fordon Projektet Network RTK Positioning for Automated Driving (NPAD) pågår med bl.a. Rise, Ericsson, Volvo och Scania Massmarknad med direkt utsändning av nätverks-rtk via mobiltelefoninätet Bild: Dan Norin
SWEPOS Nätverks-RTK-tjänst uppkopplingstid i timmar/vecka 2004 2018
SWEPOS Nätverks-RTK-tjänst nu med Galileo 2004: Lanserades som tjänst GPS 2006: GPS+Glonass 1 februari 2018: GPS+Glonass+Galileo Även GPS-signalerna L5 och L2C Ingen extra avgift 2016-2019: SWEPOS-stationerna har uppgraderats med nya GNSS-antenner och GNSS-mottagare, hittills s.k. Sparse network Testmätningar och examensarbeten 2019: Testmätning med Beidou planeras
SWEPOS Nätverks-RTK-tjänst användning av Galileo
Testmätningar med Galileo, Nätverks-RTK och Enkelstations-RTK Rover: Flera fabrikat Strategi: Nedkoppling från mobilt Internet mellan varje mätning Medelvärde: Varje mätning ett medeltal av 10 positioner Elevationsgräns: 10 grader Fixlösning: Om lösning av periodobekanta inte erhölls inom 2 (3) minuter, så betraktades mätningen som ej lyckad
April 2016 GPS + Galileo (7) Enkelstations-RTK, Stockholm, avstånd 1,2 km, Öppen miljö, Examensarbete, Anna Berggren, Stockholms universitet GPS + Galileo Mätningar Lyckade fixlösningar Medelvärde av tid till fixlösning horisontellt vertikalt Medelvärde av PDOP (antal) (%) (s) (mm) (mm) (-) 5 + 0 41 88 28 7 16 4,1 5 + 2 61 93 16 11* 17 3,2 5 + 3 43 100 23 7 15 2,6 5 + 4 7 100 13 8 8 2,2 6 + 0 35 94 10 6 12 3,0 6 + 2 41 98 12 8 14 2,4 6 + 3 27 96 8 5 11 2,2 6 + 4 5 100 8 4 4 2,1 *8 mm om en stor avvikelse på 57 mm togs bort
Nov2016 - jan2017 GPS + Galileo (11) Nätverks-RTK, Gävle, Öppen miljö, Lantmäteriets egna tester GPS + Galileo Mätningar Lyckade fixlösningar Medelvärde av tid till fixlösning horisontellt vertikalt Medelvärde av PDOP (antal) (%) (s) (mm) (mm) (-) 5 + 0 29 93 10 10 10 3,6 5 + 2 57 91 8 12 12 3,2 5 + 3 62 100 11 6 11 2,5 5 + 4 131 100 3 7 12 2,5 5 + 5 46 100 6 9 13 2,8 6 + 0 54 96 9 7 15 3,5 6 + 2 0 - - - - - 6 + 3 56 100 2 4 13 2,9 6 + 4 89 100 2 7 11 2,4 6 + 5 14 93 15 10 14 2,5
Nätverks-RTK, Mårtsbo, 6 punkter, Skogsmiljö, Examensarbete, Stefan Johansson & Petter Tysk, HiG GPS+Glonass G+G Satelliter medel Lyckade fixlösningar Medelvärde av tid till fixlösning horisontellt vertikalt Medelvärde av PDOP (vinkel) (antal) (%) (s) (mm) (mm) (-) 15 o 6+6 100 30 15 21 2,5 25 o 5+4 80 14 8 14 3,8 35 o 4+3 61 62 2 42 5,8 GPS+Glo+Gal G+G+G Satelliter medel Lyckade fixlösningar April - maj 2017 GPS + Glonass + Galileo (11) Medelvärde av tid till fixlösning horisontellt vertikalt Medelvärde av PDOP (vinkel) (antal) (%) (s) (mm) (mm) (-) 15 o 5+5+2 100 14 12 41 2,2 25 o 5+4+2 98 34 21 51 3,4 35 o 4+3+2 79 26 23 47 4,7
Nätverks-RTK, Gävle, 5 punkter, Stadsmiljö, Examensarbete, Stefan Johansson & Petter Tysk, HiG GPS+Glonass G+G Satelliter medel Lyckade fixlösningar Medelvärde av tid till fixlösning horisontellt vertikalt Medelvärde av PDOP (vinkel) (antal) (%) (s) (mm) (mm) (-) 15 o 5+6 100 12 7 20 2,7 25 o 6+5 95 11 18 25 2,6 35 o 4+3 60 42 15 23 3,9 GPS+Glo+Gal G+G+G Satelliter medel Lyckade fixlösningar April - maj 2017 GPS + Glonass + Galileo (11) Medelvärde av tid till fixlösning horisontellt vertikalt Medelvärde av PDOP (vinkel) (antal) (%) (s) (mm) (mm) (-) 15 o 5+6+2 100 12 10 21 2,4 25 o 6+5+2 100 13 11 14 2,4 35 o 4+3+2 91 14 9 26 4,7
Slutsatser så långt Testmätningarna visar ingen större skillnad i positionsosäkerhet beroende på om Galileo-satelliter adderas tillsammans med GPS- och Glonass-satelliter eller inte, för Öppen miljö och Skogs- /stadsmiljö (tuffare miljö) Testmätningarna indikerar förbättringar i tillgänglighet om Galileo-satelliter adderas Något fler fixlösningar och något kortare initialiseringstid, framför allt vid 25 och 35 graders vinkel i tuffare miljö
Oktober 2018 GPS + Glonass vs GPS + Glonass + Galileo Nätverks-RTK, Rörberg, kontinuerlig mätning med en observation/sekund, Skogsmiljö, Lantmäteriets egna tester, (16 km) GPS+Glonass G+G (vinkel) Satelliter medel Lyckade fixlösningar horisontellt vertikalt Medelvärde av PDOP (antal) (%) (mm) (mm) (-) 17 st aktiva Galileo Medelvärde av tid till fixlösning (s) 13 o 9+6 97 17 21 1,5 25 o 7+4 97 26 38 2,4 GPS+Glo+Gal G+G+G Satelliter medel (vinkel) Lyckade fixlösningar horisontellt vertikalt Medelvärde av PDOP (antal) (%) (mm) (mm) (-) 13 o 9+5+3 97 22 30 1,5 25 o 7+4+3 99,9 23 28 2,1 17 18 Medelvärde av tid till fixlösning (s) 30 14 Outliers, gräns 100mm
Oktober 2018 GPS + Glonass vs GPS + Glonass + Galileo Nätverks-RTK, Lantmäteriet, kontinuerlig mätning med en observation/sekund, Skogsmiljö, Lantmäteriets egna tester, (0,2 km) GPS+Glonass G+G (vinkel) Satelliter medel Lyckade fixlösningar horisontellt vertikalt Medelvärde av PDOP (antal) (%) (mm) (mm) (-) 17 st aktiva Galileo Medelvärde av tid till fixlösning (s) 13 o 9+5 99 17 25 1,5 25 o 8+3 92 20 32 2,3 GPS+Glo+Gal G+G+G Satelliter medel (vinkel) Lyckade fixlösningar horisontellt vertikalt Medelvärde av PDOP (antal) (%) (mm) (mm) (-) 13 o 9+5+4 95 18 25 1,5 25 o 8+3+2 99 18 21 2,2 17 22 Medelvärde av tid till fixlösning (s) 34 23 Outliers, gräns 100mm
Summering tester Oktober 2018 Testmätningarna så långt visar ingen större skillnad i positionsosäkerhet beroende på om Galileo-satelliter adderas tillsammans med GPS- och Glonass-satelliter eller inte Tillgängligheten blir likvärdiga om Galileo-satelliter adderas på lägre elevationsvinklar (antal fixlösningar) Indikerar på något fler- och kortare tid till fixlösning på 25 graders vinkel i tuffare miljö när Galileo adderas
Geoidmodellen SWEN17_RH2000 Höjdomvandling mellan Sveriges referenssystem SWEREF 99 (h) och RH 2000 (H) Osäkerhet i RTK-mätning i SWEREF 99 (h): ~15 mm (68 %) Osäkerhet från SWEN17_RH2000 (N): ~10 mm (68 %) Totalt (H): ~18 mm (68 %) H 2 2 GNSS geoidmodell SWEN17_RH2000 finns i RTK-utrustningar Jordyta Geoid h H H=h-N Ellipsoid N
Skillnad mellan SWEN17_RH2000 och den äldre geoidmodellen SWEN08_RH2000 1 cm ekvidistans
HMK GNSS-baserad detaljmätning 2017 Innehåller inga specifika rekommendationer om användning av Galileo Däremot finns en rekommendation om att utnyttja signaler från fler GNSS i mätmiljöer med sikthinder
Handbok i mät- och kartfrågor Lantmäteriet publicerar riktlinjer för yrkesmässig mätning/insamling av geodata. Totalt finns 15 HMK-dokument 5 dokument i HMK-Geodesi Nya versioner planeras för hösten 2019 Revideringen och utmaningarna för mätningsbranschen diskuterades vid senaste referensgruppsmötet 4 december 2018
Mer information Besök vår monter! Geodetisk information och information om våra kurser och seminarier www.lantmateriet.se och geodesi@lm.se Registrering för nyhetsbrev www.lantmateriet.se/nyhetsbrev HMK www.lantmateriet.se/hmk och hmk@lm.se SWEPOS www.swepos.se Bild: Britt-Louise Malm
Frågor? Tack för uppmärksamheten! GNSS-status och Galileoanvändning vid nätverks-rtk Stefan Öberg Geodesidagarna 2019 Göteborg, 5 7 februari 2019 Bild: Britt-Louise Malm