Introduktion till GNSS Christina Lilje SWEPOS-seminariet 16 oktober 2007 Gävle Satellitsystem GNSS - Global Navigation Satellite Systems Samlingsnamn för satellitsystem för navigering och positionsbestämning GPS(USA) GLONASS (Ryssland) Galileo (EU) ------------------------ COMPASS (Kina) 1:a satellit april 2007 35 satelliter (30 MEO, 5 GEO) QZSS (Japan) 1:a satelliten (av 3) planerad 2009 IRNSS (Indien) 7 satelliter planerade (4 QZ, 3 GEO) 1
GPS Global Positioning System Ägs och förvaltas av det amerikanska försvaret Påbörjades 1973 operationellt 1993 Första satelliten 1978 24 satelliter garanterat nu 30 satelliter Hemsida: www.navcen.uscg.gov GPS - signaler L1 1575,42 MHz 19 cm C/A-kod 1,023 MHz 300 m P (Y)-kod 10,23 MHz 30 m M-kod * 5,115 MHz 60 m L2 1227,60 MHz 24 cm C-kod * 1,023 MHz 300 m P (Y)-kod 10,23 MHz 30 m M-kod * 5,115 MHz 60 m * Endast 3 satelliter har denna information idag 2
GPS modernisering Aktivitet Borttagande av SA Andra civila signalen, C-kod på L2, samt M-kod på L1 & L2 1:a satelliten FOC (24 satelliter) Tredje civila signalen på L5 1:a satelliten FOC (24 satelliter) Fjärde civila signalen, C-kod på L1 1:a satelliten FOC (24 satelliter) Datum Maj 2000 2005 ~ 2014 ~ 2008 ~ 2016 ~ 2013 ~ 2021 Antalet kontrollstationer har ökat från 5-6 till 14 och ytterligare tre är planerade. GPS signaler i framtiden L1 1575,42 MHz 19 cm C/A-kod 1,023 MHz 300 m C-kod 1,023 MHz 300 m P (Y)-kod 10,23 MHz 30 m M-kod 5,115 MHz 60 m L2 1227,60 MHz 24 cm C-kod 1,023 MHz 300 m P (Y)-kod 10,23 MHz 30 m M-kod 5,115 MHz 60 m L5 1176,45 MHz 25,5 cm Kod 10,23 MHz 30 m 3
GLONASS Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (Global Navigation Satellite System) Ägs och förvaltas av ryska försvaret Påbörjades 1976 temporärt operationellt 1996 Första satelliten 1982 24 satelliter för full konstellation nu 8 (+ 4 temporärt ur drift) Hemsida: www.glonass-ianc.rsa.ru GLONASS - signaler L1 1602 + n*0,5625 MHz 19 cm C/A-kod 0,511 MHz 600 m P-kod 5,11 MHz 60 m L2 1246 + n*0,4375 MHz 24 cm C/A-kod * 0,511 MHz 600 m P-kod 5,11 MHz 60 m * Endast några satelliter har denna information idag 4
GLONASS återuppbyggnad & modernisering 18 satelliter i slutet av 2007? - 2 uppskjutningar, i oktober och december, (3 + 3) 24 satelliter i slutet av 2009 Jämförbart med GPS och Galileo 2010 Nya satelliter, GLONASS-K (2008/2009) - utökad livslängden (10 år) - 6 satelliter samtidigt - ny civil signal, L3 - preliminärt 2 nya signaler (motsvarande L5 och L1C för GPS). Signalstrukturen för dessa: samma frekvens men olika kod för varje satellit Utökning av antalet kontrollstationer under 2009 Galileo Civilt system under utveckling Ägs av GSA (European GNSS Supervisory Authority), som styrs av EU och har ett samarbetsavtal med ESA (European Space Agency) Beräknas vara fullt utbyggt med 30 satelliter 2012 Provsatelliten Giove-A uppskjuten dec 2005 Hemsida: ec.europa.eu/dgs/energy_transport/galileo 5
Mätmetoder Avståndsmätning genom Kodmätning, bärvågsmätning eller bärvågsunderstödd kodmätning Statisk (stillastående), kinematisk (i rörelse) semi-kinematisk mätning Kodmätning t Kod sänd från satellit Kod genererad i mottagaren Avståndsmätning på t.ex. C/A- eller P-koden Fördröjningen t ger signaltiden från satellit till mottagare Pseudoavståndet, ρ = c t 6
Bärvågsmätning Avståndet mellan mottagare och satellit är ett okänt antal hela våglängder (periodobekanta) plus en del av en våglängd När initialiseringen är klar erhålls s.k. fixlösning och före det kallas den flytlösning Psitionsbestämningsmetoder Absolut Relativ Efterberäkning - Realtid 7
Absolut positionsbestämning Relativ positionsbestämning Referensstation Tillfällig Fast (egen, tjänst) 8
Efterberäkning relativ positionsbestämning Koordinater för nypunkt Referensstation Tillfällig Fast (egen, tjänst) Realtid relativ positionsbestämning Kodmätning: DGPS Bärvågsmätning: RTK Referensstation: Tillfällig Fast (egen, tjänst) 9
Noggrannhet Metod Absolut DGPS RTK Statisk Medelfel i plan 10-20 m 0,5-5 m 10-30 mm några mm några cm Faktorer som påverkar resultatet Utrustning (mottagare & antenn) Mät- och positionsbestämningsmetod Observationstid Avstånd till referensstation Transformation och höjdomvandling Satellittillgänglighet Sikthinder Signalkvalité och satellitgeometri (DOP-värde) Flervägsfel (multipath) Satelliternas banbestämningar (bandata) Atmosfären (jonosfär och troposfär) 10
Stödsystem för GNSS Fasta referensstationer som kontinuerligt tar emot signaler från GNSS-satelliterna Rationalisering av relativ mätning (en egen mottagare + ev. abonnemang & radiomottagare) Realtid eller efterberäkning Datadistributionen via radio, FM-radionätet, GSM, GPRS, satelliter eller FTP Lokala, nationella och internationella stödsystem SBAS satellitbaserade stödsystem LBAS markbaserade stödsystem Svenska stödsystem Lantmäteriets SWEPOS -Nätverks-RTK-tjänst - Nätverks DGPS-tjänst - Beräningstjänst - data för egen efterberäkning Teracoms DGPS-tjänst Epos (med data från SWEPOS) Sjöfatrsverkets DGPS-tjänst 11
Internationella stödsystem OmniSTAR (Fugro) & Veripos (Subsea 7) DGPS och RTK, med geostationära satelliter för datadistribution EGNOS i Europa (WAAS i USA, MSAS i Japan, GAGAN i Indien m.m.) DGPSkorrektioner och integritetsinformation från geostationära satelliter på en GPSliknande signal som kan tas emot av en GPS-antenn IGS& EUREF GNSS-data för efterberäkning, banparametrar, satellitklockkorrektioner, jord-rotationsparametrar m.m Om ni vill veta mera Ta en titt i Lantmäteriets rapportserie om "Geodesi och Geografiska informationssystem (www.lantmateriet.se) LMV-rapport 2007:11 Introduktion till GNSS av Christina Lilje, Andreas Engfeldt & Lotti Jivall 12