Neue Möglichkeiten mit GPS, GLONASS, Galileo. Dipl.-Ing. Jürgen Alberding EuroNav Service GmbH Lilienthalstr. 3B Schönefeld (b.

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1 Neue Möglichkeiten mit GPS, GLONASS, Galileo Dipl.-Ing. Jürgen Alberding EuroNav Service GmbH Lilienthalstr. 3B Schönefeld (b. Berlin)

2 Überblick GPS und dessen Weiterentwicklung GLONASS Ausbaustand Galileo Aussichten

3 GPS Global Positioning System vom militärischen System in ein dual genutztes System (DoD + DoT) 1983 Verfügbarkeit für weltweite zivile Nutzung 1993 mit 24 verfügbaren Satelliten offiziell für operabel erklärt 1998 Ankündigung der GPS Modernisierung 1999 Bekanntgabe von L5 als zivil nutzbares Signal 2000 Abschaltung von SA (Selective Availability),

4 GPS Global Positioning System GPS Signalspektrum Aktuelles Signal (Block II/IIA/IIR) P(Y) L2 P(Y) L1 C/A MHz MHz

5 GPS Global Positioning System Weiterentwicklung der GPS Signale L2 L1 Aktuelles Signal (Block II/IIA/IIR) P(Y) P(Y) C/A Nächste Generation (Block IIR-M) P(Y) M L2C P(Y) M C/A MHz MHz

6 GPS Global Positioning System GPS Block IIR-M Erste Generation seit Einführung des GPS, die neue Signale bereitstellt Zivil nutzbarer Code auf L2 (L2C) mit verbesserter Datenstruktur Start des ersten GPS Block IIR-M-1 Satelliten (PRN17) am Start des zweiten GPS Block IIR-M-2 für April 2006 vorgesehen Start des GPS Block IIR-M-3 folgt im Spätsommer 2006

7 GPS Global Positioning System L2C Signalstärke L1 (Trimble R7) L2C (Trimble R7) L2 (Trimble 5700)

8 GPS Global Positioning System Welchen Nutzen bringt L2C? Nutzen für Zweifrequenz Anwender Zugang zur L2 Trägerphase bislang nur über indirekte Methode möglich L2C verschafft direkten Zugang zur L2 Trägerphase Wesentlich robustere L2 Messungen Größere L2 Signalstärke auch bei niedrig stehenden Satelliten (<10 ) Höhere Verfügbarkeit

9 GPS Global Positioning System Weiterentwicklung der GPS Signale L5 L2 L1 Aktuelles Signal (Block II/IIA/IIR) P(Y) P(Y) C/A Nächste Generation (Block IIR-M) P(Y) M L2C P(Y) M C/A Zivile Anwendungen (Block IIF) P(Y) M L2C M P(Y) C/A MHz MHz MHz

10 GPS Global Positioning System GPS Block IIF Drittes zivil nutzbares Signal in neuem Frequenzband Verbesserte Signalstruktur Stellt RTK Engine dritte Trägerphasenbeobachtungen zur Verfügung Verbessertes Verhalten bei Mehrwegeinflüssen Erster GPS Block IIF Start in 2007 Strategie des Auffüllens, d.h. ausgefallene Satelliten werden mit Block IIF Satelliten ersetzt

11 GPS Global Positioning System Satellitenverfügbarkeit L2C und L Sep-05 Sep-06 Sep-07 Sep-08 Sep-09 Sep-10 Sep-11 Sep-12 Sep-13 Number of Satellites with New Signals L2C L5 Year

12 GPS Global Positioning System GPS Block IIIA Signifikante Steigerung der Genauigkeit und Integrität Alle Signale der GPS Block II/IIA/IIR/IIR-M und IIF Satelliten (somit auch L2C, L5) Zusätzliches L1C Signal Interoperabel mit dem Galileo Open Service (L1) Erster GPS Block IIIA Start: 2013 Volle Operabilität (24 SV s): 2019 Auftragsvergabe im Juni 2006

13 GPS Global Positioning System Erweiterung der Monitorstationen

14 GPS Global Positioning System Zusammenfassung GPS GPS Modernisierung ist in vollem Gange Zusätzliche Signale im bestehenden Frequenzbereich (höhere Verfügbarkeit) Dritte zivile Trägerphasenfrequenz L5 wird die RTK Performance weiter steigern zusätzliche Monitorstationen (höhere Integrität der Signale)

15 GLONASS Global Navigation Satellite System GLONASS Modernisierung Minimale Satellitenkonstellation mit 18 Satelliten Aufbau bis 2007 Volle Satellitenkonstellation mit 24 Satelliten Aufbau bis 2010/2011 Neue Satellitengenerationen GLONASS-M, GLONASS-K und GLONASS-KM Kompatibilität mit GPS und GALILEO

16 GLONASS Global Navigation Satellite System GLONASS Modernisierung GLONASS-M ( ) Stabilere Satellitenuhren Verlängerte Lebensdauer (7 Jahre) Ziviles G2C Signal Verbesserte Stromversorgung der Solar Panels

17 GLONASS Global Navigation Satellite System GLONASS Modernisierung GLONASS-K ( ) Verlängerte Lebensdauer (10 Jahre) Dritte zivile Frequenz GNSS Integritätsinformationen Search and Rescue Dienste Echtzeit Korrekturen GLONASS-KM (ab 2015) Derzeit in Definitionsphase

18 GLONASS Global Navigation Satellite System GLONASS Deployment Program. History History and and Progress SV in constellation SV in constellation GLONASS Initial Operation Capability GLONASS Initial Operation Capability (12 SV, 3 year life-time. Decree of the (12 SV, 3 year life-time. Decree of the Prsident of рпс). Prsident of рпс) Planned GLONASS deployment program Planned GLONASS deployment program according to the Federal GLONASS Program according to the Federal GLONASS Program GLONASS-M Flight Test GLONASS-K Flight Test GLONASS-M Flight Test GLONASS-K Flight Test (7 years life-tim e) (10 years life-tim e) (7 years life-tim e) (10 years life-tim e) Quelle: Federal Space Agency of the Russian Federation

19 GLONASS Global Navigation Satellite System Zusammenfassung GLONASS GLONASS Modernisierung und Wiederaufbau der vollen Konstellation ist staatliches Ziel ziviler Code auf G2 (G2C) sowie dritte, zivil nutzbare Frequenz vorgesehen Kompatibilität mit GPS und Galileo

20 Galileo Walker 27/3/1 + 3 aktive Reserve SV (1/Ebene) 56 Inklination Gr. Halbachse km

21 Galileo GNSS-2 Galileo Galileo Satellit

22

23 Galileo Galileo Entwicklungs Plan Start Start des des GIOVE-A GIOVE-A am am Start Start des des GIOVE-B GIOVE-B??

24 Galileo Galileo Träger Raketen Start Konfiguration Ariane 5: 6 SV s Proton: 6 SV s Soyuz 2 ST: 1 oder 2 SV s Zenit: 1 oder 2 SV s Erweiterung auf 3 / 4 möglich Kombination aller Träger Raketen ermöglicht Ausführung aller Phasen und schafft Flexibilität Beladung mit 6 SV s

25 Galileo Galileo Genauigkeiten Mehr Beobachtungen 3 (4) Frequenzen: L1, E6, E5a, E5b Mehr Satelliten (30) Redundanz erlaubt mehr Fehlerabschätzungen und Abwägungen der Satelliten Auswahl Verbesserte Lösungsmöglichkeit der Trägerphasen Ambiguities (schnellere Initialisierungen) Größere Bandbreite und neue Modulationen Alle Bandbreiten größer als bei GPS Genauigkeit ist proportional mit Bandbreite Geringere Mehrwegeeffekte

26 Galileo Galileo Genauigkeiten Galileo Integrität Integritätsinformation Signal-in-Space Accuracy (SiSA) Bessere Geometrie und Verfügbarkeit Galileo für höhere Elevationswinkel optimiert Bessere Verfügbarkeit in urbanen Umgebungen

27 Galileo Galileo Verfügbarkeit und Geometrie Verfügbarkeit Min Mittel Max GPS GALILEO GPS + GALILEO Geometrie HDOP Min Mittel Max VDOP Min Mittel Max GPS GALILEO GPS + GALILEO GPS GALILEO GPS + GALILEO

28 Galileo Galileo Kontrollzentrum am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Oberpfaffenhofen Positionierung der Galileo Satelliten im europ. Raumfahrtkontrollzentrum ESOC in Darmstadt Galileo Testfeld GATE in Berchtesgaden Nachbildung des Galileo Raumsegmentes durch Feldsegment u.a. zur Entwicklung und zum Test von Nutzer-Empfänger Hardware

29 Galileo Zeitplan der neuen GNSS Signale GPS Block IIR-M (L2C) GPS Block IIF (L5) GPS Block IIIA Galileo Geplant Erwartet

30 Galileo Zusammenfassung Galileo Europäisches ziviles GNSS 30 Satelliten Interface Control Document (ICD) noch nicht festgelegt Kommerzieller Betrieb nicht vor Ende der Dekade realistisch

31 GPS, GLONASS, Galileo Zusammenfassung Zusätzliche Signale (u.a. L2C, G2C) Signalstärke (sofort) Zusätzliche Frequenzen (u.a. L5) mehr Messgrößen (mittelfristig) Zusätzliche Satelliten (GLONASS, Galileo) ( =84 * 3 Frequenzen ) höhere Verfügbarkeit in urbanen Bereichen (langfristig) Mehr Monitorstationen höhere Integrität der Signale (langfristig)

32 Vielen Dank! Dipl.-Ing. Jürgen Alberding EuroNav Service GmbH Lilienthalstr. 3B Schönefeld (b. Berlin)