Herzlich Willkommen. Monika Hentschinski und Harry Wirth Referat Geodäsie (M5) Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz

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1 Herzlich Willkommen Monika Hentschinski und Harry Wirth Referat Geodäsie (M5) Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz Geodätische Woche Nürnberg, Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 17

2 Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 18

3 Vorgeschichte Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 19

4 Vorgeschichte Unterhaltung der BWaStr [ ] ist Hoheitsaufgabe des Bundes ( 7 WaStrG) seit 1995: Ortung mit RTK- GPS, später mit SAPOS Problem: Ortungslücken BfG: Suche von Alternativ- Lösungen Marktanalyse: integrierte GNSS- INS- Systeme Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 20

5 Untersuchung Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 21

6 Untersuchung Stufe 1: Systemvergleich Anforderungen: 60 Sekunden nach Verlust der Mehrdeutigkeiten max. 0,3 m Abweichung in der Lage/ 0,1 m in der Höhe Vorzug von tightly coupled gegenüber loosely coupled Praxistest Minden im Mai und Juni 2011 Stufe 2: Entwicklung eines optimierten Systems Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 22

7 Messgebiet (Ausschnitt) Minden: Mittellandkanal (viele Brücken = Ausfälle) Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 23

8 Messgebiet (Ausschnitt) Minden: Mittellandkanal (viele Brücken = Ausfälle) Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 24

9 Messgebiet (Ausschnitt) Minden: Mittellandkanal (viele Brücken = Ausfälle) Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 25

10 Messaufbau Bug Testsysteme (im Schiffskoordinatensystem eingemessen) GNSS- Antenne IMU Schiffskoordinatensystem: z nach oben Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 26

11 Messaufbau Bug GNSS- Antenne der Bordanlage Prisma für Polarortung Masterposition Testsysteme (im Schiffskoordinatensystem eingemessen) GNSS- Antenne IMU Schiffskoordinatensystem: z nach oben Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 27

12 Messaufbau Bug GNSS- Antenne der Bordanlage Prisma für Polarortung Masterposition Testsysteme (im Schiffskoordinatensystem eingemessen) GNSS- Antenne IMU Schiffskoordinatensystem: z nach oben Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 28

13 Messaufbau Bug GNSS- Antenne der Bordanlage Prisma für Polarortung Masterposition Testsysteme (im Schiffskoordinatensystem eingemessen) GNSS- Antenne IMU Schiffskoordinatensystem: z nach oben Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 29

14 Auswertung (1) Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 30

15 Auswertung (1) Übereinstimmung der Referenzsysteme (Bord- GNSS und Tachymeter): Höhe: 3cm P Lage: 50 cm (radiale Abweichung) O Übereinstimmung System 1 und System 2: Höhe: 2 cm Lage: 5 cm Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 31

16 Auswertung (2) Transformation der einzelnen Positionen auf die Master- Position Vergleiche der Höhe und der Lage in guten und schlechten Zeiten Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 32

17 Ergebnis- Plots (1) Höhendifferenz der transformierten Position zu Tachymeter schlechte Zeitspannen jede senkrechte Linie steht für neue schlechte Zeit System 1: Echtzeit Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 33

18 Ergebnis- Plots (2) Höhendifferenz der transformierten Position zu Tachymeter schlechte Zeitspannen jede senkrechte Linie steht für neue schlechte Zeit System 1: postprocessed Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 34

19 Ergebnis- Plots (3) Höhendifferenz der transformierten Position zu Tachymeter schlechte Zeitspannen jede senkrechte Linie steht für neue schlechte Zeit System 2: Echtzeit Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 35

20 Statistik. Standardabweichung der Höhendifferenz Master minus System Einheit: cm System 1 System 2 Vergleich mit Zustand Echtzeit Postprocessed Echtzeit Bord- GNSS gut Tachymeter gut Tachymeter schlecht Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 36

21 System 1 Bisherige Ergebnisse (1) nicht für präzisen Echtzeitbetrieb ausgelegt und geeignet Verbesserung durch Postprocessing Zeitaufwand keine gute Lösung System 2 starker Höhenfilter ohne Kontrollmöglichkeit kritisch (v.a. bei größerer Wellenamplitude) Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 37

22 insgesamt: Bisherige Ergebnisse (2) tightly coupled -System nicht besser als das loosely coupled -System Noch unklar, ob gewünschte Genauigkeit erreicht wird Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 38

23 Ausblick auf Stufe 2 Entwicklung eines optimierten Systems durch Integration weiterer Komponenten Wasserstandsmodelle Pseudoliten Terrestrischer Laserscanner Inverser Tachymeter Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 39

24 Ausblick auf Stufe 2 Entwicklung eines optimierten Systems durch Integration weiterer Komponenten Wasserstandsmodelle Pseudoliten Terrestrischer Laserscanner Inverser Tachymeter Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 40

25 Ausblick auf Stufe 2 Entwicklung eines optimierten Systems durch Integration weiterer Komponenten Wasserstandsmodelle Pseudoliten Terrestrischer Laserscanner Inverser Tachymeter Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 41

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Monika Hentschinski und Harry Wirth Referat Geodäsie (M5) Bundesanstalt für Gewässerkunde Am Mainzer Tor Koblenz Tel.: 0261/ oder Mail: hentschinski@bafg.de Navigation mit GNSS und INS in der Hydrographie Seite 42