Multi-GNSS Aktivitäten der FGS

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1 Multi-GNSS Aktivitäten der FGS Peter Steigenberger, Urs Hugentobler Technische Universität München Markus Goltz, Uwe Hessels, Georg Weber Bundesamt für Kartographie und Geodäsie Herbert Arenz, Laura Sanchez Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut

2 Einführung Multi-GNSS Experiment (MGEX) des International GNSS Service (IGS) - 21 beitragende Einrichtungen Cooperative Network for GNSS Observation (CONGO) - Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) - Technische Universität München (TUM) - Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) Multi-GNSS Aktivitäten der FGS - Betrieb von echtzeitfähigen multi-gnss-stationen - Ntrip-Caster und Datenzentren - Bahn- und Uhrenbestimmung: operationell + Forschungsaktivitäten

3 Aktueller Stand Galileo ESA Vier In-Orbit Validation (IOV) Satelliten derzeit im Orbit Erste Galileo-only Positionierung im Januar 2013 durch TUM Ausstrahlung der Navigation Message seit März 2013 Start der ersten FOC Satelliten im Oktober (?) 2013 Kompletter Ausbau bis 2020 geplant

4 Aktueller Stand BeiDou ESA 5 Satelliten im geostationären Erdorbit (GEO) 5 Satelliten im geneigten geosynchronen Orbit (IGSO) 5 Satelliten im mittleren Erdorbit (MEO) Veröffentlichung des B1 ICD im Dezember 2012 Offizieller Name BeiDou Navigation Satellite System (BDS) Voller Ausbau auf 27 MEO, 5 GEO, 3 IGSO bis 2020 geplant

5 Aktueller Stand QZSS Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), regionales Ergänzungssystem für GPS in Japan und dem asiatisch-pazifischen Raum Derzeit ein Satellit in exzentrischem IGSO, Start dreier weiterer Satelliten bis 2017: - 2 IGSO - 1 GEO JAXA

6 Aktueller Stand SBAS (1) Satellite Based Augmentation Systems (SBAS) - Integritätsinformation und Korrekturdaten - PRN-Signale Wide Area Augmentation System (WAAS, USA) ESA - L1/L5: Inmarsat 4F3 (S33), Galaxy 15 (S35), Anik F1R (S38) European Geostationary Navigation Overlay System (EGNOS) - L1: Inmarsat 3-F2 (S20), ARTEMIS (S24), Inmarsat 4-F2 (S26) - L1/L5: SES-5 (S36)

7 Aktueller Stand SBAS (2) GPS aided geo augmented navigation (GAGAN, Indien) - L1/L5: GSAT-8P (S27) und GSAT-10 (S28) System for Differential Correction and Monitoring (SDCM, Russland) - L1: Luch-5A (S40), Luch-5B (S25) ESA- - Tracking Probleme aufgrund hoher Dynamik der Signale Multi-functional Satellite Augmentation System (MSAS, Japan) - L1: MTSAT-1R (S29), MTSAT-2 (S37)

8 Betrieb von GNSS-Stationen BKG DGFI KEG operationell Umrüstung 2013

9 M-GEX Javad M-GEX Leica Echtzeit-Infrastruktur BKG MGEX-Caster Ca. 200 Nutzer M-GEX Septentrio M-GEX Topcon Proprietary Stream Formats Ntrip Caster Stream Conversion Tool M-GEX Trimble HP MSM Stream Format M-GEX.. M- GEX User 9

10 GNSS-Datenzentren MGEX-Datenzentrum am BKG - Bereitstellung und Archivierung von RINEX 3 Beobachtungsdateien - Täglich (40 Stationen) - Stündlich (19 Stationen) - 15 Minuten High-rate (26 Stationen) - RINEX Navigationsdateien: Galileo (8 Stat.) und QZSS (1 Stat.) - Ca Dateidownloads pro Tag BKG Ntrip Client (BNC) - RINEX-Konvertierung aus MSM Streams - Editieren und Zusammenfügen von RINEX-Dateien - RINEX Quality Check CONGO-Datenzentrum an der TUM - Aufzeichnung und Überwachung der Echtzeitdatenströme - Erzeugung von täglichen RINEX3-Daten

11 MGEX-Analysezentren COM Center for Orbit Determination in Europe (Switzerland) GFM Deutsches GeoForschungsZentrum (Germany) GRM Groupe de Recherche de Géodésie Spatiale (France) TUM Technische Universität München (Germany) Verfügbarkeit der MGEX-Produkte TUM stellt als einziges AC zeitnah Galileo und QZSS Orbit- und Uhrenpodukte zur Verfügung GPS-Woche

12 Multi-GNSS Forschungsaktivitäten Bestimmung und Analyse von Satellitenbahn- und Uhrenparametern - Galileo (GIOVE-A/B, IOV; operationell) - QZSS (operationell) - BeiDou - WAAS Biases zwischen Beobachtungen verschiedener GNSS Kombination von GNSS- mit SLR-Beobachtungen Einfluss von Uhrenconstraints auf die Bahnbestimmung Modifizierte Version der Bernese GPS Software GPS-only Precise Point Positioning - Bahn- und Uhrenschätzung des zweiten GNSS, Koordinaten, Troposphäre und Empfängeruhren fixiert auf GPS-Werte Geplant: Umstellung auf Bernese GNSS Software 5.3

13 Galileo SLR-Residuen Elevation der Sonne über der Bahnebene

14 Galileo IOV Satellitenuhren RAFS: Rubidium Atomic Frequency Standard PHM: Passive Hydrogen Maser ESA

15 Absolutpositionierung mit Code Galileo-only Positionierung Relativpositionierung mit Phase

16 BeiDou Tagesgrenzensprünge GEO-Satelliten: nur Schätzung direkter Strahlungsdruck IGSO-Satelliten: unterschiedliche Anzahl von Strahlungsdruckparametern (RPR radiation pressure)

17 Zusammenfassung und Ausblick FGS trägt zu allen Komponenten von MGEX bei: Stationsnetz, Datenzentrum, Analysezentrum Forschungsprogramm Die Integration neuer Navigationssysteme, insbesondere von Galileo, und deren geodätische Nutzung wird einen der Schwerpunkte der neuen Berichtsperiode bilden. - Es sollen neue Algorithmen zur optimalen Nutzung der neuen Frequenzen und Signale implementiert und das Potential hochstabiler Uhren und der Modellierung von Uhren für die Satellitennavigation erarbeitet werden. - Der Einfluss der neuen Systeme und der Modernisierung der bestehenden Trackingnetze auf die Realisierung der Referenzsysteme soll studiert werden.

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19 Forschungsprogramm GNSS Beobachtungsstationen (S. 40 f) Zukünftig ist die Stationsverteilung zu verbessern Die Erweiterung der Stationen für das Satellitensystem Galileo soll es dem BKG ermöglichen, Kompetenzen und Produkte für die nicht-offenen Dienste von Galileo zu erbringen. Geodätische Punktfelder (S88 ff) Die Integration neuer Navigationssysteme, insbesondere von Galileo, und deren geodätische Nutzung wird einen der Schwerpunkte der neuen Berichtsperiode bilden. Es sollen neue Algorithmen zur optimalen Nutzung der neuen Frequenzen und Signale implementiert und das Potential hochstabiler Uhren und der Modellierung von Uhren für die Satellitennavigation erarbeitet werden. Der Einfluss der neuen Systeme und der Modernisierung der bestehenden Trackingnetze auf die Realisierung der Referenzsysteme soll studiert werden. Mit Untersuchungen soll das Potential neuartiger Messgrößen wie präziser Zwischensatellitenmessungen für zukünftige Satellitensysteme soll untersucht werden. Echtzeitnahe Positionierung erfordert die Standardisierung der Datenströme im Rahmen von RTCM und die Entwicklung neuer Algorithmen. Ziel ist, die Datenqualität der GNSS-Stationen in Echtzeit zu monitoren.