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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Journée technique ATEC ITS France
Lundi 16 mars
à l’UIC
16, rue Jean Rey
75015 Paris
Possibilités et limitations actuelles des GNSS
Yves Capelle Directeur SSA , Telespazio France
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Agenda
16/03/2015 2
• Les GNSS (Global Navigation Satellites Systems)
• GPS
• Glonass
• Galileo, Compass/Beidou,
• Les SBAS : WAAS, EGNOS…
• Performances GNSS
• Une introduction aux performances des GNSS
• Performances actuelles et futures-Le contexte multi-constellation
• Autres corrections : DGNSS, RTK, PPP
• Limitations
• Environnements: masquage, atténuation
• Sécurité: brouillage, leurrage
• Contremesures , Services Galileo
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
16/03/2015 3
Les GNSS
(Global Navigation Satellites
Systems)
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
GPS
16/03/2015 4
Global Positioning System/NAVSTAR (NAVigation Satellite
Timing And Ranging)
• 1er Satellite 1978, 1995 : Full Ops capability
• 2 services : SPS (L1) C/A Code, PPS (L1/L2) P(Y)code
• Selective Availability: active de 1990 à 2000: dégradation
volontaire du service SPS de l’ordre de 100m
• Depuis 2010 : environ 32 satellites. MAIS: les
performances garanties par US correspondent à une
constellation de 24 satellites (2008-SPS-performance-
standard)
• -158.5 dBW for L1 C/A-code
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Glonass
16/03/2015 5
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Glonass
16/03/2015 6
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Galileo
16/03/2015 7
• Programme lancé en 1999
• 27 satellites + 3 spares en orbite
• Actuellement
• 4 IOV satellites, 1 HS
• 2 FOC satellites sur orbite non nominale
• 2 autres lancés en Mars 2015, 4 en Septembre 2015
• 18 en orbite en 2018
• 3 services de Positionnement (SoL (integrité) suspendu)
• OS : ~SPS du GPS
• CS: Service PPP + authentification
• PRS: ~PPS du GPS
• 1 service Search & Rescue
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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16/03/2015 8
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
BEIDOU/Compass
16/03/2015 9
Constellation de 35 satellites :
• 5 satellites Geostationnaires (GEO)
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• 3 Inclined Geosynchronous Orbit (IGSO)
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
BEIDOU/Compass
16/03/2015 10
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Interopérabilité des GNSS
16/03/2015 11
Les différents systèmes GNSS sont inter-
opérables entre eux:
• Les récepteurs de demain (et certains déjà
aujourd’hui) sont multi-constellations
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Les SPACE-Based Augmentation System (SBAS)
16/03/2015 12
• US : WAAS (Wide Area Augmentation
System)
• Eu : EGNOS (European Geostationnary
Navigation Overlay System)
• India : GAGAN
• Japan : MSAS (Multi functionnal Satellite
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Les SPACE-Based Augmentation System (SBAS)
16/03/2015 13
Principale application :
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Quadruplet de KPI de performance indissociables: Précision,
Disponibilité, Intégrité, (Continuité)
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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16/03/2015 14
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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Performances GNSS
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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(Synthèse du GPS 2008-SPS-performance-standard)
16/03/2015 16
Equations (Simplifiées)de base:
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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16/03/2015 17
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16/03/2015 18
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Performances actuelles et futures
16/03/2015 24
Dans la pratique, c’est meilleur :
• Calculs basés sur 24 au lieu de 32 : =>DOP
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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16/03/2015 25
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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16/03/2015 26
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Autres corrections : DGNSS, RTK, PPP
16/03/2015 27
• DGNSS : GNSS différentiel
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
16/03/2015 28
LES LIMITATIONS
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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16/03/2015 29
• Environnements:
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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16/03/2015 30
• Environnement
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Les limitations
16/03/2015 31
Limitation des SBAS
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• Le MOPS impose le traitement d’une suite de
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Conclusions
16/03/2015 32
Dans le futur (proche)
• Récepteurs
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appropriées
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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Questions?
Contact: yves.capelle@telespazio.com

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Yves CAPELLE, GNSS applications & services Business Development – Telespazio France

  • 1. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Journée technique ATEC ITS France Lundi 16 mars à l’UIC 16, rue Jean Rey 75015 Paris Possibilités et limitations actuelles des GNSS Yves Capelle Directeur SSA , Telespazio France
  • 2. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Agenda 16/03/2015 2 • Les GNSS (Global Navigation Satellites Systems) • GPS • Glonass • Galileo, Compass/Beidou, • Les SBAS : WAAS, EGNOS… • Performances GNSS • Une introduction aux performances des GNSS • Performances actuelles et futures-Le contexte multi-constellation • Autres corrections : DGNSS, RTK, PPP • Limitations • Environnements: masquage, atténuation • Sécurité: brouillage, leurrage • Contremesures , Services Galileo
  • 3. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme 16/03/2015 3 Les GNSS (Global Navigation Satellites Systems)
  • 4. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme GPS 16/03/2015 4 Global Positioning System/NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And Ranging) • 1er Satellite 1978, 1995 : Full Ops capability • 2 services : SPS (L1) C/A Code, PPS (L1/L2) P(Y)code • Selective Availability: active de 1990 à 2000: dégradation volontaire du service SPS de l’ordre de 100m • Depuis 2010 : environ 32 satellites. MAIS: les performances garanties par US correspondent à une constellation de 24 satellites (2008-SPS-performance- standard) • -158.5 dBW for L1 C/A-code
  • 5. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Glonass 16/03/2015 5
  • 6. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Glonass 16/03/2015 6
  • 7. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Galileo 16/03/2015 7 • Programme lancé en 1999 • 27 satellites + 3 spares en orbite • Actuellement • 4 IOV satellites, 1 HS • 2 FOC satellites sur orbite non nominale • 2 autres lancés en Mars 2015, 4 en Septembre 2015 • 18 en orbite en 2018 • 3 services de Positionnement (SoL (integrité) suspendu) • OS : ~SPS du GPS • CS: Service PPP + authentification • PRS: ~PPS du GPS • 1 service Search & Rescue
  • 8. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Galileo 16/03/2015 8
  • 9. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme BEIDOU/Compass 16/03/2015 9 Constellation de 35 satellites : • 5 satellites Geostationnaires (GEO) • 27 satellites Medium Earth Orbit (MEO) • 3 Inclined Geosynchronous Orbit (IGSO)
  • 10. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme BEIDOU/Compass 16/03/2015 10
  • 11. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Interopérabilité des GNSS 16/03/2015 11 Les différents systèmes GNSS sont inter- opérables entre eux: • Les récepteurs de demain (et certains déjà aujourd’hui) sont multi-constellations
  • 12. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Les SPACE-Based Augmentation System (SBAS) 16/03/2015 12 • US : WAAS (Wide Area Augmentation System) • Eu : EGNOS (European Geostationnary Navigation Overlay System) • India : GAGAN • Japan : MSAS (Multi functionnal Satellite Augmentation System), QZSS • Russia :SDCM Commercial SBAS*: Starfix, OmniStar
  • 13. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Les SPACE-Based Augmentation System (SBAS) 16/03/2015 13 Principale application : Aéronautique: atterrissage des aéronefs 2 fonctions : 1. Corrections Différentielles Etendues • Correction d’orbite et de synchronisation des horloges • Correction ionosphérique 2. Integrité • Calcul de « Protection Levels » (xPL), associés à un risque de non intégrité (10-7) Communication des Corrections & Intégrité par Satellite Geo Quadruplet de KPI de performance indissociables: Précision, Disponibilité, Intégrité, (Continuité) Ne traite pas des effets locaux (multitrajets, masquage,…)
  • 14. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Les SPACE-Based Augmentation System (SBAS) 16/03/2015 14
  • 15. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme 16/03/2015 15 Performances GNSS Quadruplet de KPI de performance indissociables: Précision, Disponibilité, Intégrité, (Continuité)
  • 16. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Une introduction aux performances du GNSS (Synthèse du GPS 2008-SPS-performance-standard) 16/03/2015 16 Equations (Simplifiées)de base: Précision= UERE x DOP UERE= (URE2 +UEE)2)1/2 UERE= User Equivalent Range Error DOP = Dilution of Precision URE : User Range Error : % budget error attribué au Space Segment UEE: User Equipment Error % budget error attribué au User Equipment (Récepteur)
  • 17. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Une introduction aux performances du GNSS 16/03/2015 17
  • 18. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Une introduction aux performances du GNSS 16/03/2015 18 U R E U E E
  • 19. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Une introduction aux performances du GNSS 16/03/2015 19
  • 20. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Une introduction aux performances du GNSS 16/03/2015 20
  • 21. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Une introduction aux performances du GNSS 16/03/2015 21
  • 22. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Une introduction aux performances du GNSS 16/03/2015 22
  • 23. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Une introduction aux performances du GNSS 16/03/2015 23
  • 24. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Performances actuelles et futures 16/03/2015 24 Dans la pratique, c’est meilleur : • Calculs basés sur 24 au lieu de 32 : =>DOP Meilleurs • Forte amélioration de l’URE (Plus de stations au segment sol GPS, meilleurs algo d’orbito-synchro…) • Amélioration de l’UEE (techno récepteur) Précision (horizontale) : entre 2 m et 20 m (95%) pour du GPS L1 bas de gamme suivant les environnements
  • 25. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Performances actuelles et futures 16/03/2015 25 Multi constellation DOP <<<<<
  • 26. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Performances actuelles et futures 16/03/2015 26
  • 27. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Autres corrections : DGNSS, RTK, PPP 16/03/2015 27 • DGNSS : GNSS différentiel • Station de référence à une position connue • Correction iono & tropo meilleures • Rayon de service ~50 km (< 1 m) • RTK : Real Time Kinematic • Correction de phase à la station de référence • Rayon de service ~5 km (< 5 cm) • PPP : Precise Point Positionning • Orbito synchro précise (< 10 cm) Nécessitent un lien de communication terrestre, (sauf PPP Galileo sur Commercial Service)
  • 28. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme 16/03/2015 28 LES LIMITATIONS
  • 29. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Les limitations 16/03/2015 29 • Environnements: • Masquage: • Augmentation du DOP • s de 3 m, 7 m, 14 m avec masquage de 10°,30°, 60° • Multi-constellation • Atténuation: • Feuillage , vitre, parebrise, murs, -3dB->-15dB • Seuil de sensibilité/acquisition, Augmentation du TTFF, • Assisted GNSS (+ Galileo Pilot Tone)
  • 30. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Les limitations 16/03/2015 30 • Environnement • Multi-trajets • Sauts de position, non intégrité • Modulation signaux Galileo plus robuste, multi-Antenne • Iono • Récepteur bi-fréquence • Sécurité • Leurrage • Authentification par CS Galileo, hybridation Inertielle/GNSS • Brouillage • Donner les moyens aux autorité de détecter les brouilleurs
  • 31. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Les limitations 16/03/2015 31 Limitation des SBAS • Ne traitent pas les effets locaux • Masquage du Géo • Le MOPS impose le traitement d’une suite de messages  masquage  perte de messages  reprise à zéro de la suite de messages  baisse de la disponibilité • Pour EGNOS : EDAS diffuse les corrections par réseau de communication terrestre (service dit « commercial » d’EGNOS)
  • 32. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Conclusions 16/03/2015 32 Dans le futur (proche) • Récepteurs • Multi-constellation • Multi-fréquence • Gestion optimisée de l’énergie • Sécurité à traiter par des infrastructures appropriées • Convergence SatCom/SatNav
  • 33. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Merci de votre attention 16/03/2015 33 Questions? Contact: yves.capelle@telespazio.com