himlen - og hvad så? Anna B.O. Jensen

Nye GNSS satellitter på himlen - og hvad så? Anna B.O. Jensen DdL Fagligt Møde, 31. januar 2014

Hvem er foredragsholderen? Uddannet: Landinspektør i 1994 Ph.d. i geodæsi fra Københavns Universitet Ansat: GPService - ½ år Kort & Matrikelstyrelsen 8 år Danmarks Tekniske Universitet 3 år Eget konsulentfirma siden 2006, arbejder med GNSS og geodæsi 2

Indhold 85 navigationssatellitter Globale GNSS, status og gplaner GPS, GLONASS, Beidou, Galileo Regionale GNSS, status og planer Og hvad så? Opmåling i dag og fremover Opsamling 3

--- 82 85 navigationssatellitter 31 GPS, amerikansk 4 Galileo, europæisk 24 GLONASS, russisk 14 Beidou, kinesisk 3 EGNOS, europæisk 3 WAAS, amerikansk 1 QZSS, japansk 2 GAGAN, indisk 1 IRNSS, indisk 2 MSAS, japansk + nogle privat ejede 4

GNSS Global Navigation Satellite Systems samt hjælpesystemer Alle systemer består af satellitter og jordstationer Jordstationerne er nødvendige for at beregne satellitpositioner og korrektionsdata, opsende data til satellitterne, overvåge etc. Geografisk placering af satellitbaner og jordstationer ti afgør dæknings- og anvendelsesområde (globalt eller regionalt) 5

GPS Første GNSS med global dækning Designudvikling: 24 satellitter nu 30 satellitter To frekvenser nu tre frekvenser (L1, L2, L5) En civil kode nu tre civile koder/signaler (C/A, L2C, L5) Figur: The Aerospace Cooperation 6

GPS status og planer 31 satellitter i kredsløb 3 nye planlagt opsendt i 2014 Andet nyt: I 2015 første satellit af næste generation med ny L1C kode på L1-frekvensen (parallelt med C/A kode) Ofte meldinger om budgetnedskæringer på driften af GPS. Men GPS er en del af det nationale sikkerhedsberedskab i USA og driften påvirkes ikke umiddelbart, hvis f.eks. offentligt ansatte sendes hjem 7

GLONASS Andet GNSS med global dækning Designudvikling: 24 satellitter fastholdes indtil videre To frekvensbånd tre nu, på sigt måske fire Grundlæggende ændring af signalstrukturen. Vil fremover ligne GPS og Galileo Figur: ISS Reshetnev 8

GLONASS status og planer 24 satellitter i kredsløb 4 nye planlagt opsendt i 2014 Andet nyt: Planerne er forsinket grundet eksploderet raket med tre satellitter i juli 2013 Importbegrænsning; GNSS modtagere må kun importeres til Rusland, hvis de inkluderer GLONASS Forhandlinger om placering af kontrolstation i USA for bedre nøjagtighed på vestlig halvkugle 9

Beidou Kinesisk globalt GNSS (p.t. regional dækning) Designmål: 30 navigationssatellitter samt fem hjælpesatellitter Fire frekvenser Figur fra: www.beidou.gov.cn Positionsnøjagtighed bedre end 10 meter, globalt 10

Beidou - status og planer 14 satellitter i kredsløb Blanding af navigations- og hjælpesatellitter, optimeret til god dækning over Kina Fungerer som regionalt system i Kina i dag Ingen offentliggjorte planer, men flere satellitter bliver sandsynligvis opsendt i 2014 Arbejder aktivt for at få flere fabrikanter til at lave GNSS modtagere med Beidou 11

Galileo Vores eget GNSS med global dækning Finansieret af EU Ikke militært system Designmål: 30 satellitter Fire navigationsfrekvenser Fire navigationsservices Figur: www.esa.int 12

Galileo status og planer Fire satellitter i kredsløb Fire nye planlagt opsendt i 2014 Andet nyt: Første positionsbestemmelse med Galileo alene (fire satellitter) foretaget i marts 2013 Finansiering sikret frem til 2020 Commercial service (CS) til præcis positionering er planlagt. Flere undersøgelser anbefaler en PPP service 13

Indhold 85 navigationssatellitter Globale GNSS, status og gplaner GPS, GLONASS, Beidou, Galileo Regionale GNSS, status og planer Og hvad så? Opmåling i dag og fremover Opsamling 14

Regionale GNSS Etableret til luftfarten. Kan også bruges til havs og på land (på lave breddegrader) Foto: Airbus S.AS Netværk af kontrolstationer t ti beregner korrektioner kti til GPS Korrektioner udsendes via geostationære satellitter Placering af kontrolstationer, t ti angiver geografisk dækningsområde Nøjagtighed: 1-2 meter horisontalt, 1-5 meter vertikalt Angivelse af usikkerhed (integritet) 15

Regionale GNSS Figur fra Wikimedia Commons 16

Regionale GNSS i drift USA: WAAS, Wide Area Augmentation System EU: EGNOS, European Geostationary Overlay System Japan: MSAS, MTSAT Satellite Based Augmentation System Indien: GAGAN, GPS Aided d Geo Augmented Navigation De fire systemer bruges sammen med GPS til luftfarten f i Nordamerika, Europa og dele af Asien Der arbejdes mod at inkludere flere frekvenser samt GLONASS og Galileo (udover GPS) 17

QZSS Quasi Zenith Satellite System, et nyt japansk regionalt system Én satellit i kredsløb. Banedesign så satellitten er mest muligt i Zenith over Japan. Målet er syv satellitter i alt og på sigt nøjagtighed på ca. 10 cm i Japan Figur fra Wikimedia Commons 18

Regionale GNSS på vej Indien: IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System) Regionalt system, uafhængigt af andre GNSS. Planlagt i alt syv satellitter. P.t. én i kredsløb, den næste opsendes i marts 2014 Rusland: SDCM (System for Differential Corrections and Monitoring) Skal udsende korrektioner til både GPS og GLONASS Første satellit opsende i år Figur: www.gpsworld.com 19

Indhold 85 navigationssatellitter Globale GNSS, status og gplaner GPS, GLONASS, Beidou, Galileo Regionale GNSS, status og planer Og hvad så? Opmåling i dag og fremover Opsamling 20

Opmåling (cm-nøjagtighed) RTK (real time kinematic) Korrektioner fra et tæt netværk af reference- stationer ti via mobil modem eller radio PPP (precise point positioning) Korrektioner fra et tyndere netværk af referencestationer via geostationære satellitter I marken bruges RTK- og PPP-korrektioner sammen med data fra GNSS-satellitterne Figur: http://uk.smartnet-eu.com eu.com 21

Opmåling (cm-nøjagtighed) i dag RTK I Danmark; private services med GPS+GLONASS, få sekunders initialiseringstid, 2-5 cm nøjagtighed PPP Globale private services (f.eks. Fugro og Trimble), offshore og onshore, 10-30 minutters initialiseringstid, ca. 10 cm nøjagtighed Forskningsnetværket International GNSS Service har gratis internet baseret service uden ansvar og support 22

Opmåling om nogle år PPP Både offentlige (f.eks. Galileo) og private services, forskellige kombinationer af GPS + GLONASS + Galileo + Beidou, kortere initialiseringstid end i dag RTK Stadig private services i Danmark for bedre lokal support, kombinationer af GPS + GLONASS + Galileo + Beidou 23

Svar på spørgsmål Hvorfor er der så mange GNSS-satellitter? Fordi mange lande vil have deres eget GNSS Hvad betyder de nye satellitter for os som brugere? Kortere initialiseringstid, bedre dækning i skov- og byområder, mere robust og pålidelig opmåling, nye services Er der fordele ved at bruge flere systemer samtidig? Helt klart ja (se ovenfor). Hvorvidt der er brug for alle fire globale GNSS afhænger af konkrete opgaver og forhold 24

Svar på spørgsmål Kan producenterne af opmålingsudstyr følge med? Ja, de store producenter er klar med GNSSmodtagere, der kan tracke signaler fra Beidou og Galileo (udover GPS og GLONASS) RTK på Smartphone? Ufordringen er bedre GNSS-antenner, de kan ikke laves godt nok i små størrelser - endnu 25

Opsamling Vi har set på: Antallet af navigationssatellitter Status og planer for de globale og regionale GNSS, udviklingen går stærkt og mange nationer investerer Udvikling i opmålingsrelevante teknikker, hvor PPP vinder frem som opmålingsteknik, sammen med RTK 26