06-GPS and GLONASS

1. GLONASS voor RTK-Netwerken
Presentatie ir. Jean-Paul Henry
www.06-GPS.nl
27 Maart 2009
GIN/NIN/HSB WVP, NLR Amsterdam
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 1

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 2

3. GPS + GLONASS, opmaat voor superieure GNSS
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 3

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 4

5. 06-GPS 2002 - 2009
Gem. Verbindingstijden per maand GPS <-> GNSS
56 %
51 %
36 %
49 % 44 %
64 %
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 5

6. GNSS : MEER = BETER
• GPS (31) + GLONASS (24) + GALILEO (30) +COMPASS (30) =
115 satellieten !
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 6

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 7

8. WAT IS ER TE VERBETEREN ?
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 8

9. Beschikbaarheid satellieten / Obstakels
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 9

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 10

11. GPS Sky-Plot
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 11

12. GLONASS Sky-Plot
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 12

13. GALILEO Sky-Plot
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 13

14. GNSS Sky-Plot
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 14

15. Zichtbare GNSS satellieten
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 15

16. GNSS PDOP
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 16

17. GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (1/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 17

18. GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (2/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 18

19. GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (3/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 19

20. GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (4/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 20

21. GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (5/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 21

22. GNSS Beschikbaarheid bij Obstakels (6/6)
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 22

23. SNELHEID INITIALISATIE
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 23

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 24

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 25

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 26

27. Test SAPOS Bayern
• Obstakel in het Oosten
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 27

28. NAUWKEURIGHEID
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 28

29. Monitor Station Sliedrecht
• Nauwkeurigheid GPS 24 uur sessie
• St. afw. : Sx=5 mm, Sy=7 mm, Sz=11 mm
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 29

30. Monitor Station Sliedrecht
• Nauwkeurigheid GPS+GLONASS 24 uur sessie
• St. afw. : Sx=5 mm, Sy=6 mm, Sz=10 mm, (iets) beter dan GPS
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 30

31. Test SAPOS Bayern
• Obstakel in het Oosten
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 31

32. Ionosfeer / Zonne-activiteit
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 32

33. 11-Jarige Zonnecyclus
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 33

34. I95 index
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 34

35. SIMULATIE GPS + GALILEO
• 3 testnetwerken SAPOS (D)
• (35/19km)
• (105/55km)
• (165/95km)
• 7 Ionosferische scenario’s (I: licht U U U U U U U VII: zeer zwaar)
• FIXING (binnen 40s) + Nauwkeurigheid
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 35

36. Simulatie: 19 km BASISLIJN
GPS GPS + GALILEO
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 36

37. Simulatie: 55 km BASISLIJN
GPS GPS + GALILEO
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 37

38. Simulatie: 95 km BASISLIJN
GPS GPS + GALILEO
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 38

39. Kwesties bij GLONASS
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 39

40. Ref. ontvangers <-> netwerk software <->rovers
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 40

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 41

42. Foutenbronnen
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 42

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 43

44. REFS GLONASS Biases 06-GPS
ROVERS
Topcon Topcon
RTK NTRIP Leica
Leica
GPP RTCM
GPP
GNNET
Javad Javad
VRS
RINEX
SSR
Trimble Trimble
Novatel
Septentrio
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 44

45. GLONASS BIASES 06-GPS
• 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
• En in de toekomst individueel met NTRIP user-ID.
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 45

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 46

47. GLONASS: “verrassend”
• Datumshift PZ-90-02 naar ITRF2000, sept. 2007
• 3D standaardafwijking 1S (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 ONLY
NAGU-MSG.DATE-TIME-SL/CH-TYPE-SUMMAR
032-090312-12.03.09-1100-10/04-FREQUENCY CHANGING FROM 4 TO -7 11.03.2009
033-090312-12.03.09-1100-14/04-FREQUENCY CHANGING FROM 4 TO -7 11.03.2009
034-090312-12.03.09-1100-17/-1-FREQUENCY CHANGING FROM -1 TO 4 11.03.2009
035-090312-12.03.09-1100-21/-1-FREQUENCY CHANGING FROM -1 TO 4 11.03.2009
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 47

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 48

49. Dank u voor uw aandacht !
06-GPS GIN/NIN 27-03-2009 49