De eerste GLONASS-K satellieten en de nieuwe CDMA formaten Modernisering van GLONASS

De eerste GLONASS-K satellieten en de nieuwe CDMA formaten Modernisering van GLONASS ir. Jean-Paul Henry, 06-GPS BV Workshop Satellietnavigatie Haarlem HSB / NIN / GIN 12 December 2014 GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 1

INHOUD Introductie 06-GPS GLONASS in de samenleving Geschiedenis GLONASS Systeembeschrijving GLONASS GLONASS issues bij RTK Modernisering GLONASS Conclusies GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 2

INTRODUCTIE 06-GPS GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 3

INTRODUCTIE 06-GPS 2002: start 23 stations, samenwerking met SAPOS (D) 2003: aansluiting FLEPOS (B) 2005: start NTRIP-communicatie en netwerk DGPS 2006: GPS+GLONASS, samenwerking ASCOS (D) 2007: uitbreiding naar 38 stations 2008: 2 e volledig uitgevoerde centrale (back-up) 2009: GNWEB en SSRPOST 2010: TüV SüD certificering 2011: Landbouw mechanisatie, samenwerking LTO 2012: Uitbreiding stations NL, Belgische kust 2013: Gebruik van WALCORS stations (Wallonië) 2014: Extra stations Brussel, SOMA, Noordzee (3x) 06-GPS ALL 2014 4

INTRODUCTIE 06-GPS Evolutie markt / klantenkring: Landmeters (klassiek, Mobile Mapping, Luchtopnames) Hydrografie, Baggeraars Bouwondernemingen / maatvoerders Politie, Archeologen, Tuinaanleg, Loodswezen Machinesturing in de (wegen)bouw Agrariërs Vervoer (spoorwegen, trams, bussen) (Personenauto s (deels) zelfrijdend) 06-GPS ALL 2014 5

GLONASS IN DE SAMENLEVING GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 6

GLONASS IN DE SAMENLEVING Niet meer weg te denken in de Geodesie en Hydrografie Maar ook in Navigatie en Smartphones: Samsung Galaxy S5 R01 = 65.. R24 = 88 GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 7

GLONASS IN DE SAMENLEVING PROMOTIE Hond van Poetin: Wet 2011 Rusland: 25% importbelasting op GPS devices tenzij ook GLONASS support GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 8

GLONASS IN DE SAMENLEVING GLONASS bij 06-GPS in 2009: Gem. Verbindingstijden per maand GPS <-> GNSS GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 9

GLONASS IN DE SAMENLEVING Gebruik GLONASS bij klanten 06-GPS in 2014: 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% GPS only GPS+GLONASS 30% 20% 10% 0% survey machine guidance GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 10

GLONASS IN DE SAMENLEVING GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 11

GLONASS IN DE SAMENLEVING RTK FIX (s) GPS GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 12

GLONASS IN DE SAMENLEVING RTK FIX (s) GPS + GLONASS GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 13

GLONASS IN DE SAMENLEVING Uitstekende maatregel bij: http://solarscience.msfc.nasa.gov/images/ssn_predict_l.gif GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 14

GESCHIEDENIS VAN GLONASS GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 15

GESCHIEDENIS VAN GLONASS Ontwikkeling in jaren 60 en 70 Eerste satelliet gelanceerd in 1982 Lancering 3 per keer mogelijk 24 satellieten op ca. 20.000 km In 1995 vol operationeel Ontwikkeling lijkt veel op die van GPS GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 16

GESCHIEDENIS VAN GLONASS Terugval tussen 1995 en 1998, geen lancering Nog maar 6 werkende satellieten in 2001 door levensduur 3 jaar Nieuw budget vanaf 2001, speerpunt Poetin In 2003 eerste GLONASS-M, levensduur 7 jaar December 2010, mislukte lancering Februari 2011, 1 e GLONASS-K Oktober 2011, 24 werkende satellieten GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 17

1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 GESCHIEDENIS VAN GLONASS launches failed to reach correct orbit 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 18

GESCHIEDENIS VAN GLONASS 35 in orbit 30 25 20 15 10 5 0 GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 19

SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 20

SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS Ground Control Segment GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 21

SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS Systeem Glonass GPS Aantal satellieten 24 30+ Aantal banen 3 6 Halve lange as 25500 km 26550 km Inclinatie 64.8 55 Omlooptijd satellieten 11u16m 11u58m Herhaalperiode 8 dagen 1 dag GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 22

SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS SV SV ## 1112211221111111211112112122222222221222221222222222222222212221222111 ## # 7870198009997768098891981801122432009000008211243411232232191009010896 # G01 == =================== G01 G02 ============= ============== G02 G03 c G03 G04 ==================== G04 G05 ========= ================= G05 G06 =========== ================ G06 G07 ========= ================== G07 G08 ============ =============== G08 G09 === =================== G09 G10 ==== M================== G10 G11 =================== G11 G12 ================== ==== == G12 G13 ==================== G13 G14 ============== ============= G14 G15 ========= ====== ========== G15 G16 ================= ======== G16 G17 ========== ============== ===== G17 G18 ======= =============== ====== G18 G19 M================== ==== G19 G20 ==================== G20 G21 ================== ======c G21 G22 =======cc c================ == G22 G23 ====== ================== G23 G24 =============== c===== G24 G25 ==================== G25 G26 ====== c== cc============= G26 G27 =================== === G27 G28 ===== ===========c c=========== G28 G29 =================== ===== G29 G30 ======= ================== G30 G31 ================ =========== G31 G32 ===== =================== G32 ----------------- ----------------- ----------------- --------------- <----- 6h ------> <-- 2014-11-01 00:00:00.00 SV SV ## 1112211221111111211112112122222222221222221222222222222222212221222111 ## # 7870198009997768098891981801122432009000008211243411232232191009010896 # R01 ======== ================ R01 R02 ======= ================= R02 R03 ====== ================== R03 R04 ======= ================== R04 R05 == ========= ================= R05 R06 ====== ========== ============== R06 R07 ========= ============= ========= R07 R08 =========== ============== ===== R08 R09 ================ ====== ======== R09 R10 ================= ======= === R10 R11 ================ ========= R11 R12 ============== =========== R12 R13 ============ ============= R13 R14 =========== =============== R14 R15 ===== ========= ================ R15 R16 =========== ======= ============= R16 R17 ======== ================ ====== R17 R18 ============= =============== ==== R18 R19 ============== ============ R19 R20 ================ ==========c R20 R21 ================= ========= R21 R22 ================== ======= R22 R23 ================== ====== R23 R24 ==== ================== ====== R24 ----------------- ----------------- ----------------- --------------- <----- 6h ------> <-- 2014-11-01 00:00:00.00 GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 24

SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS GPS Sky Plot: GLONASS Sky Plot: GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 25

SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS Nominale frequenties draaggolf L1: 1602 MHz (GPS: 1575.42 MHz) L2: 1246 MHz (GPS: 1227.60 MHz) Satelliet frequenties L1k = L1 + k 0.5625 MHz L2k = L2 + k 0.4375 MHz k = -7 +6 L1k/ L2k = 9/7 voor alle k FDMA - Frequency Division Multiple Access (Glonass: zelfde code voor alle satellieten, verschillende frequenties) CDMA - Code Division Multiple Access (GPS: verschillende codes voor alle satellieten, dezelfde frequenties) GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 30

GLONASS ISSUES BIJ RTK GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 31

GLONASS ISSUES BIJ RTK GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 32

GLONASS ISSUES BIJ RTK GLONASS signalen ervaren verschillende hardware vertragingen doordat elke satelliet op zijn eigen frequentie uitzendt (FDMA). Resulterende inter-channel biases verschillen per merk. Hiermee moet met fase processing rekening worden gehouden. GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 33

REFS GLONASS ISSUES BIJ RTK ROVERS Topcon Topcon Leica GPP GNNET RTK NTRIP RTCM GPP Leica Javad SSR VRS RINEX Javad Trimble Trimble Septentrio Septentrio GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 Others 34

GLONASS ISSUES BIJ RTK GLONASS Bias individualisatie d.m.v. NTRIP Client herkenning: NTRIP GNMOBILE/1.0 NTRIP GNSMART NTRIP GNSSGSM/1.0 NTRIP GNSSInternetRadio/1.4.11 NTRIP Leica System 1200/1.0 NTRIP LinuxClient/1.11 NTRIP Metrotech R&D/0.0001 NTRIP NtripSokkiaGSMClient/1.00 NTRIP SCS900/1.20 NTRIP smalltrip QUAD/v3.0.a NTRIP SurveyController/12.41 NTRIP SurveyPro NTRIP TerraSync NTRIP Topcon Client/1.0.0 NTRIP TopconNtrip/1.0.3 NTRIP Trimble NtripClient/1.57.4.2 NTRIP TSM Client/1.0.0 Bias Level per merk in boodschap 1033 (RTCM 3.1) GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 35

GLONASS ISSUES BIJ RTK Nieuwe ontwikkelingen: Publicatie Septentrio 2012: Oorzaak en compensatie GLONASS inter-frequency carrier phase biases Nieuw nul niveau RTCM 3.1 boodschap 1230: GLONASS Interoperability message. Numerieke waardes biases naast GLONASS MSM (Multi Signal Messages) RTCM 3.2 correctiesignaal GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 36

MODERNISERING GLONASS GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 37

MODERNISERING GLONASS Gebruikers positie nauwkeurigheid in meter 2002: 35 m (1 σ) 2012: 2,8 m (1 σ) (Meter) GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 38

MODERNISERING GLONASS Gebruikers positie nauwkeurigheid in meter GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 39

MODERNISERING GLONASS (-M) Ontwerpleeftijd Massa On-board klokken Batterijen Zonnepanelen 7 jaar 1415 kg 3 Cs Ni-H Silicon CAPACITEITEN Nav. signalen : L1OF, L2OF, L1SF, L2SF Inter-satelliet link (RF band) Space Laser Ranging NUDET (Nuclear Detection) Enkele / Triple lancering PRE - MODERNISATIE L1OF; L1SF; L2OF; L2SF POST MODERNISATIE L1OF; L1SF; L2OF; L2SF, L3OC (vanaf (juni) 2014) GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 40

MODERNISERING GLONASS (-K1) Ontwerpleeftijd Massa On-board klokken Batterijen Zonnepanelen CAPACITEITEN Nav. signalen: 10 jaar 935 kg 2 Cs + 2 Rb Ni-H GaAs single-junction L1OF, L2OF, L1SF, L2SF, L3OC Inter-satelliet link (RF band) Space Laser Ranging NUDET COSPAS-SARSAT (Search and Rescue) Enkele lancering PRE - MODERNISATIE Nav. antenne (L1OF, L1SF, L2OF; L2SF) POST MODERNISATIE Verbeterde Nav. Antenne (L1OF; L1SF; L2OF; L2SF, L3OC) Zonnecellen (triple-junction GaAs solar Nav. antenne (L3OC) cells) Zonnecellen (single-junction GaAs solar cells) GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 41

GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 42

MODERNISERING GLONASS (-K2) Ontwerpleeftijd Massa On-board klokken Batterijen Zonnepanelen 10 jaar 645 kg 2 Cs, 2Rb Lithium-Ion triple-junction GaAs CAPACITEITEN Nav. signalen: L1OF; L2OF; L1SF; L2SF; L1OC; L1SC; L2OC; L2SC; L3OС Inter-satelliet link (RF & optisch) Space Laser Ranging 4de klok slot Space Environment Monitoring System Enkele / Triple lancering GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 43

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 Aantal satellieten MODERNISERING GLONASS Schema vernieuwing GLONASS 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Glonass-M Glonass-K Glonass-KM GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 45

MODERNISERING GLONASS GLONASS-KM vanaf 2025 Van 24 naar 30 satellieten Van 3 naar 6 satellietbanen L1OCM <-> GPS L1C / GALILEO E1 L5OCM <-> GPS L5 / GALILEO E5a L3OCM <-> GALILEO E5b GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 46

MODERNISERING GLONASS Wat merken we er tot nu toe van? GLONASS-K CDMA tracking JAVAD / SEPTENTRIO April 2011 GLONASS-K1 metingen; C/N0 in db-hz van L1-C/A en L3 CDMA GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 48

MODERNISERING GLONASS GLONASS-M met L3 GLONASS-K1 GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 49

MODERNISERING GLONASS Pogingen uitbreiding Ground Segment en Monitor Stations Brazilië (2013) Vietnam Indonesië Cuba VS; nemen wet aan die dit verbied (bang voor spionage) Uitval 2 April 2014 gedurende 11 uur Softwarefout Enorme baanfouten ground control niet het probleem PZ-90.11 -> ITRS2011 GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 50

MODERNISERING GLONASS 2 e GLONASS-K(1) lancering 30 November 2014 GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 51

MODERNISERING GLONASS GLONASS-M met L3 GLONASS-K1 GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 52

CONCLUSIES GLONASS weer opgeklommen tot volwaardig systeem Open systeem, nauwkeurigheid dichtbij GPS Sterke wens Russen om GLONASS te presenteren als gelijkwaardig, Russisch alternatief Behoud FDMA (compatibiliteit huidige ontvangers) Ontwikkeling CDMA, gelijk aan GPS / GALILEO/ BEIDOU Makkelijkere integratie voor Multi-GNSS ontvangers Bijdrage aan nauwkeuriger en goedkopere plaatsbepaling en navigatie GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 54

Dank u voor uw aandacht! www.06-gps.nl GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 56