BeiDou : Made in China

Transcriptie

1 Hans Visser Xianglin Liu Niels Treffers Fugro Intersite BV 北 斗 卫 星 导 航 系 统 BeiDou : Made in China GNSS Workshop Haarlem HSB-NIN-VPN-GIN 12-Dec-2014 hans.visser@fugro.com

2 Navigatie in

3 Navigatie in 2020 Met BeiDou Met Galileo 720 Kanalen Met Glonass 3

4 Huidige Satellietsystemen GPS GLONASS BeiDou Galileo 4 SBAS WAAS/ EGNOS IRNSS India QZSS Japan

5 Is meer GNSS Satellieten beter (Hein 2012) BeiDou BeiDou IRNSS Signaalruis Hoogte 95% (VDOP) Ruisvloer N o Horizontale nauwkeurigheid 95% (HDOP) Aantal Satellieten 5

6 BeiDou-1 (Fase-1) (Compas) Frequentie MHz (S-Band) Beter dan 20 Meter nauwkeurig Gebruiker kan SMS ontvangen en verzenden (120 karakters) 2009 Alle grenswachten van China krijgen BeiDou-1 ontvangers 2008 Aardbeving Sichuan (SMS) en deformatie metingen BeiDou 1A 30-Oct Oost BeiDou 1B 20-Dec Oost BeiDou 1C 25-Mei Oost BeiDou 1D 3-Feb-2007 Mislukt 6

7 BeiDou en Galileo 2003 Samenwerking BeiDou en Galileo: China investeert 230 miljoen Euro in Galileo 2004 Galileo Joint Undertaking" (GJU) en "National Remote Sensing Centre of China" Tekenen samenwerkingsovereenkomst Elf Samenwerkingsprojecten 2008 Volgens South China Morning Post : China is niet tevreden over de Galileo samenwerking en gaat de concurrentie aan. BeiDou en Galileo gebruiken dezelfde frequenties. Via ITU en bilateraal overleg wordt dit oplost Het lijkt dat BeiDou en Galileo gelijktijdig dezelfde frequenties kunnen gebruiken. 7

8 BeiDou-2 Fase 2 BeiDou Satellite Navigation System (BDS) M1 14 Apr-2007 (Testen) G2 15-Apr-2009 (Mislukt) G1 17-Jan Oost IGSO-1 01-Aug Oost (55 Z- 55 N) G4 01-Nov Oost IGSO-5 18-Dec Werkt in China met 10 BDS satellieten 2012 Werkt in heel Z/O Azie met 10 BDS satellieten Satellieten (5 GEO, 5 IGSO, 4 MEO) 2014 Mei BeiDou DGPS Radiobakens 2014 November: IMO goedgekeurd 8

9 Beidou-2 Lanceringsschema (Wiki) 9

10 GNSS Systems - BeiDou 5 Geostationaire Earth Orbit satellites (GEO) 5 Inclined Geosynchronous Orbit satellites (IGSO) 4 Medium Earth Orbit (MEO) 10

11 BeiDou Fase /2020 Wereldwijd beschikbaar met 35 BDS satellieten Vrije Service <10 meter nauwkeurig Militaire Service (Gebruikt door het Chinees leger en Pakistaans leger) Kosten 8 Miljard US$ (6.5 Miljard Euro) Geo-MS Tweewegcommunicatie Geo-SMS Alarmering naar gebruikers Tyfoon, Tsjunami, Overstroming, Aardbeving,.. van QPSK naar MBOC berichten van 1561 Mhz naar 1575 Mhz (Zelfde frequentie als GPSIII en Galileo) 11

12 Geostationaire baan Radius km Afstand km Satelliet valt even snel als aarde draait. Satelliet draait in 24 uur rond de aarde. Lijkt dus stil te staan Kan alleen in vlak evenaar BDS1.. 5 (zijn Geostationair) 12

13 BeiDou: Constellatie IGSO-1 IGSO-2 27 MEO GEO IGSO-3 13

14 IGSO Satellietbaan ouderdom in uren Uren 14

15 IGSO zichtbaarheid in Europa 15

16 IGSO Satellietbaan ouderdom in uren Uren MEO Satellietbanen boven India, Kazachstan Kunnen 24 uur oud zijn 16

17 BeiDou: Ontwikkelplan en status GPS PDOP waarden met Constellatie van 27 satellieten BeiDou PDOP waarden met constellatie van 35 satellieten Van Grelier et al. Date

18 BeiDou: Dekking uiteindelijke constellatie?? 18

19 D1-Nav structuur voor MEO en IGSO Satellieten 19

20 BeiDou Signalen ICD (Interface Control Document ) beschikbaar sinds 2012 dec voor B1 en B2 Signaalstructuur voor B3 is bekend door reverse engineering Afstandmeting wordt CDMA (Zoals Galileo BOC1) Chiprate Mchips/sec. 15 Meter codelengte Codelengte 1 milliseconde (Zelfde als GPS) Symbolen 50 per sec (Zelfde als GPS) 37 codes gereserveerd Dus maximaal 37 BeiDou Satellieten (Nu 35 Satellieten gepland) 20

21 BeiDou frequenties MHz Mhz Mhz MHz Mhz Mhz MHz BeiDou 21

22 BeiDou Electronisch signaal QPSK = Quatro Phase Shift Keying AB11 = Amplitude van signaal CjB1I = Afstand modulatie signaal DjB11 = Datasignaal Voordeel: Meer bits per bandbreedte. Nadeel : Gecompliceerder 23

23 BeiDou Nav-D2 24

24 BeiDou en Glonass Klokfout ten opzichte van GPS BeiDou tijd = 01-Jan-2006 BeiDou Tijd = ~UTC <100 ns

25 Beidou Satellietbaan nauwkeurigheid 27

26 IGS Beidou satellietbaan nauwkeurigheid 28

27 BeiDou Satellietbaan en klokfouten +6 Meter Gemiddelde -3 cm +/-120 cm standaardafwijking -6 Meter 29

28 BeiDou horizontale posities in Beijing (Trimble data) Glonass BeiDou BDS Iono GPS- Standard Iono model GPS- Glonass-BeiDou Iono GPS- Glonass-BeiDou Geo Iono 30

29 BeiDou RTK Resultaten vergeleken met GPS Date 31

30 RTK Verbeteringen met BeiDou 10-40% 80% 60% 40% 30% 20% 10% 0% 80% 60% 40% 30% 20% 10% 0% Trimble RTK Analyse 2 KM tot 22 KM basislijnen Data uit verschillende omgevingen RTK 10%-30% Beter Goede omgeving Veel multipad, Bomen, Huizen 15 basislijnen Meeste in China KM 22 km Perth Australia 6 km ChristChurch Nieuw-Zeeland Vergelijking tussen: GPS+GLONASS+QZSS GPS+GLONASS+QZSS BeiDou RTK 10-70% Beter 32

31 BeiDou L1 Ionosfeermodel Lijkt op GPS Ionosfeer (Klobuchar) model. BeiDou Model is beter(70%) dan GPS Ionosfeer model (50%). Nauwkeurigheid: ~1.5 meter op het noordelijk halfrond. ~3.5 meter op het zuidelijk halfrond. s Nachts (1.5 Meter afstandcorrectie) Ionoparameters worden alleen in China gemeten. Elke 2 uur worden nieuwe parameters verzonden. Ionospherische Grid Punten (IGP): Noorderbreedte Oosterlengte. Lengte 5 x breedte IGP. 33

32 BeiDou professionele ontvangers Javad Triumph Delta-G3TH (2011) Topcon GR5, B110 (2012) Septentrio AsteRx3 (2013) Trimble Netr9, BD9xx, SPS (2013) Novatel OEMV6 B1 en B2 (2013) Leica Viva GNSS (2014) Unistrong Unicore (2011) Fugro 9205G4 34

33 BeiDou Massamarkt Unistrong China (2013) 199 Yuan (=26 Euro) Comnav China (2013) U-Blox UBX-M8030, BCM47531, (2013) STMicroelectronics Teseo III chip (2014) Qualcomm (2013) Totaal 3 Miljard GNSS chips verkocht Broadcom, (2013) Totaal 500 Miljoen GPS chips in Azië Software Defined Radio s (SDR) (2014) Hackaday 2014 Maak je eigen GNSS ontvanger voor 20 Euro 35

34 Fugro Missie Onze missie is om marktleider te zijn in het verzamelen en interpreteren van data verbonden met de aarde. 36 GNSS Workshop Haarlem HSB-NIN-VPN-GEOINFO 12-Dec-2014 Hans Visser

35 G2 GPS + GLONASS Baan/Klok Stations en Fugro Satellieten 37

36 Fugro G4 Tracking netwerk (Dec-2014) IOR Broadcast 38

37 Aantal zichtbare BeiDou Satellieten Min - Max >5 elevation 12-Dec

38 Amsterdam 12-Dec-2014 MEO IGSO IGSO -4 Minuten per dag GEO 40

39 Amsterdam 13-Dec-2014 IGSO -4 Minuten per dag 41

40 Amsterdam 01-Jan

41 BeiDou Satellieten in zicht in Amsterdam 12-Dec

42 BeiDou Satellieten in zicht op 01-Jan-2015 Amsterdam 44

43 Rotterdam Kop van Zuid tussen de wolkenkrabbers De lokatie is te slecht om goede GNSS positie uit te voeren. (Zelfs met 2 Beidou satellieten). Positie fouten tot 50 meter 45 Hans Visser

44 Fugro Oslo GNSS Hemel Overzicht. 46

45 Fugro G4 Oslo GPS, Glonass, BeiDou Horizontaal 0cm Geen BeiDou 8cm 5cm 3cm 0cm Tijd in UTC 47

46 Fugro G4 : Meer is beter G4 = GPS +Glonass + BeiDou + Galileo Maandag 8 December 2014 zendt Fugro BeiDou satellietbaan correcties over de Indian Ocean Region (IOR) G4 nauwkeurigheid Kleine verbetering in nauwkeurigheid Meer BeiDou en Galileo satellieten zullen de oplossing verbeteren Beter wegen van metingen zal de oplossing verbeteren BeiDou baan en klok kan beter G4 voordelen Snellere convergentietijd Beter detecteren van foutieve metingen door meer satellieten Betere positie in moeilijke omstandigheden (Havens, Ionosfeer Scintillaties) Meer frequenties verkleint kans op Interferentie En nu Galileo! 48 GNSS Workshop Haarlem HSB-NIN-VPN-GEOINFO 12-Dec-2014 Hans Visser

47 Referentielijst Officiële BeiDou website (Engels) BeiDou Navigation Satellite System Signal In Space Interface Control Document Open Service Signal (Version 2.0) Dec Trimble Planning software 49