Satellitennavigation im Verkehr 22. Mai 2007

Transkript

1 Satellitennavigation im Verkehr Günther Kasties Geschäftsführender Gesellschafter OECON GmbH Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 1

2 Kompetenzen OECON Gruppe OECON Gruppe ( Gegründet im Jahre Mitarbeiter Tochtergesellschaften (Auszug): ComLoc GmbH NavCert GmbH Netzwerkpartner (Auszug): Forschungsflughafen Braunschweig (FFBS) Gesamtzentrum für Verkehr Braunschweig (GZVB) Forschungsprojekte (Auszug): FAMOS SARHA Sensor-Augmented EGNOS/Galileo Receiver for Handheld Applications in Urban and Indoor Environments FAMOS Galileo für sicherheitskritische Fahrerassistenzsysteme und ortsbezogene Mobilitätsdienste Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 2

3 Globale Satellitennavigation heute GPS GLONASS Plus Ergänzungssysteme WAAS EGNOS WAAS GALILEO Weitere globale bzw. regionale Systeme in Planung Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 3

4 Neustart für Galileo VDI- Nachrichten Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 4

5 Galileo PPP-Modell Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 5

6 Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 6

7 Verkehrsmittelnutzung Quelle: DFS Mobilitätsbericht 2006 Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 7

8 Markt Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 8

9 Von GPS zu GALILEO GPS Digitale Karte, Inertialsysteme, WAAS/EGNOS Galileo Freizeitapplikation Hand-GPS Professionelle Applikationen Sichtflugnavigation Flugvermessung Automobilnavigation Ortung von mobilen Objekten Flottenmanagement Vermessung Sicherheitskritische Applikationen (insbes. Safety-of-Life) Landeanflug Zugsteuerung Freeflight Fahrerassistenzsysteme... Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 9

10 Der Himmel über Deutschland Mehr als Flüge wurden an einem Tag von der DFS kontrolliert. Quelle: DFS Mobilitätsbericht 2006 Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 10

11 These These: Keiner der derzeit am Markt verfügbaren GNSS- Empfänger erfüllt alle Anforderungen für sicherheitsrelevante Anwendungen Ergebnisse aus Forschungsprojekten bestätigen diese These! OEM 4 OEM V Javad Trimble Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 11

12 Fehlerbudget Im Satelliten: Satellitenbahnfehler Uhrenfehler Im Empfänger: Uhrenfehler Messrauschen Bei der Übertragung: Laufzeitfehler Mehrwegeausbreitung Abschattungen Signalstörung durch Dritte Exosphäre Ionosphäre Troposphäre reales Signal Zeit [h] wahre (geometrische) Entfernung Uhrenfehler Troposphäre Mehrwege Fehleranteil: Bahnfehler Messrauschen Ionosphäre sonstiges Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 12

13 Technik: Korrekturdatensysteme Korrekturdatenermittlung durch Referenzstationen Korrekturdatenverbreitung über Bodenstationen (Sapos/Ascos) oder Satelliten (EGNOS, OmniStar) Fehlerkorrektur Navigationsdaten Korrektur Atmosphäreneinfluss Keine Korrektur von Messrauschen und Mehrwege Verschiedene Genauigkeiten und Anwendungen Korrekturdaten ohne OmniStar EGNOS Sapos/Ascos Genauigkeit 5 bis 20 m 1 m 1 m 0,1 m 3 m Uhrenfehler Troposphäre Mehrwege Bahnfehler Messrauschen Ionosphäre sonstiges In Zusammenarbeit mit dem Inst. für Flugführung der TU-Braunschweig Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 13

14 GNSS - heute GPS EGNOS Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 14

15 Gefahren bei der Nutzung von GNSS Quelle: Torben Schüller, Inst. für Erdmessung und Navigation Uni BW München Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 15

16 Jamming equivalent isotropic radiated power (EIRP) Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 16

17 Lösungsansätze Denial of Service (DoS, etwa Dienstverweigerung) Quelle: Torben Schüller, Inst. für Erdmessung und Navigation Uni BW München Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 17

18 GALILEO - Authorisierung Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 18

19 Technik: Aktuelle Situation hoch Integrität Luftfahrt en route Schiene Küste Präzisionsortung Luftfahrt Die geforderte Genauigkeit wird mit DGPS bereits erreicht, nicht aber die Integrität! gering Strasse Vermessung km Genauigkeit cm Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 19

20 GALILEO - Control Segment Uplink data Signal in Space Orbit Synchronization and Timing MN Integrity MN Regional NC Complementary Systems Mission CC Sensor Stations Navigation CC Satellite CC Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 20

21 GALILEO - Integrity Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 21

22 Technik: Integrität Integrität: Integrität ist die Fähigkeit eines Systems, dem Nutzer zeitnahe Warnungen zu geben, wenn die Genauigkeit der PVT-Lösung bestimmte Grenzwerte überschreitet. Systemintegrität: systemweite Überwachung der Satellitensignale und positionen Alarmzeit: min. 0,5 h, max. 2,5 h bei Nutzung von Korrekturdatensystemen Alarmzeit: min. 10 s, max 30 min Empfängerintegrität: Überwachung der Positionsintegrität durch den Empfänger Alarmzeit: wenige Sekunden Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 22

23 Ergebnisse: Schlussfolgerung Anforderungen sicherheitsrelevanter Anwendungen können mit derzeitigen GNSS-Empfängern allein nicht ausreichend erfüllt werden Perspektiven für weitere Projekte: Anpassung von PVT-Algorithmen an die erhöhte Anforderungen Verbesserte Integrität und Genauigkeit in kritischen Umgebungen (Abschattung, Mehrwegeeinfluss) durch optimierte Algorithmen Empfängerintegrität kann durch Software-Algorithmen berechnet werden (RAIM-Verfahren) Zulassung und Zertifizierung solcher Systems muss möglich sein Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 23

24 Projektsynergien in Niedersachsen Automatisierte, GPS-gestützte Landeanflüge (Inst. für Flugführung TU-BS) Rollfeldführung Entwicklung von integrierten Navigationssystemen für Fahrzeuganwendungen FAMOS Untersuchungen zur Zulassung von satellitengestützten Navigationssystemen GAUSS Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 24

25 Zertifizierungsstruktur und -prozess Service Provider Hersteller von Hard- and Software Antrag auf Zertifizierung Freigabe Galileo Dienst Aviation Akkreditierung Time Logistics GALILEO Konzessionär GALILEO Inhaber GSA Rail GAUSS Road vergibt Unteraufträge an Mitglieder Cross section assignment Special applications Maritime Zulassungs- Behörde Zulassung Ergebnisse Zertifizierungs- Prozess Stempel & Zulassung Hersteller von Hard- and Software Premiummitglieder: V 1.3

26 Kontakt Sprechen Sie mit uns: OECON GmbH Hermann-Blenk-Straße 22 DE Braunschweig Phone: +49 (0) Fax: +49 (0) info@oecon-line.de Internet: Autor: Dipl. Ing. Günther Kasties Copyright: OECON GmbH 26