Annons

Galileo ger exaktare position

I november i år förväntas Galileo nå Initial Service (IS), dvs systemet är klart att användas för positionering med begränsad prestanda. Galileo är ett satellitbaserat positioneringssystem som utvecklats på uppdrag av EU.10galileo1

Radionavigeringsnämndens (RNN) seminarium som sponsrades av ÅF i Solna gav en rad exempel på vad Galileo kan ge ifråga om noggrannhet vid navigering och kartläggning, jämfört med GPS.
Hittills har 14 satelliter sänts upp och ytterligare fyra sänds upp under sista kvartalet i år. Fullt utbyggt kommer Galileosystemet att omfatta 32 satelliter år 2020, då också alla Galileos tjänster tas i bruk.
Galileo ger tjänster inom dessa kategorier:
* Open service (OS): Fritt tillgängliga (utan avgift) tjänster som positionering och timing
* Public regulated service (PRS): Krypterade tjänster för ökad stabilitet och tillgänglighet
* Search and rescue services (SAR): Hjälper till att lokalisera människor i nöd och bekräftar att hjälp är på väg.
* Commercial services (CS): Genomför autentisering och levererar tjänster med hög noggrannhet för kommersiella tillämpningar.
I november i år påbörjas tjänster för OS, SAR och PPS och en demonstrator för CS tas i bruk.

10galileo2
Tjänsterna implementeras stegvis

Överlägset tidigare system
Alina Hriscu, Market Development Innovation Officer vid European GNSS Agency i Prag.
10galileo3
Alina Hriscu

Hon pekade ut några klara fördelar med Galileo, jämfört med tidigare GNSS-system:
* Enklare att undertrycka begränsningar på grund av flervägsutbredning (multipath).
* Högre S/N
* Genom att använda flera GNSS (Global Navigation Satellite System) kan man få ökad tillgänglighet, kontinuitet och tillförlitlighet samt förbättrad geometri. Resultaten kan i krävande miljö förbättring genom samkörning av olika GNSS (t ex GPS + Galileo, eventuellt även GLONASS, det kinesiska BeiDou eller det kommande indiska systemet IRNSS).
Galileo är ett civilt system, framtaget på uppdrag av EU-komissionen, att jämföra med GPS, som i grunden är ett militärt system.
10galileo4
Användningen av GNSS idag: LBS, Local Based Services dominerar

Bland de kommersiella tjänsterna kan nämnas hög noggrannhet (CS-HA) med en positionering inom en decimeter utan ett behov av ytterligare en kommunikationskanal. Tack vare sändning av data i realtid på det tillkomna frekvensbandet E6 (1260 – 1300 MHz) möjliggörs PPP, precise point positioning. Det krävs alltså ingen kontakt med basstationer för att få tillgång till dessa data. Med tre signaler minskar man tiden för konvergens. Noggrannheten mellan positioner inom synavstånd samt på höga höjder ökar.
Galileo sänder i banden 1164 – 1215 (E5a och E5b), 1260 – 1300 GHz (E6) och 1559-1592 GHz (E2-L1 – E11).
10galileo5
Galileo tar nya frekvensband i anspråk

Vad påverkar precisionen?
Syftet med Galileo har bland annat varit att nå högre precision än med GPS och Glonass.
Sten Bergstrand, SP Sveriges Tekniska forskningsinstitut, beskrev i ett föredrag de felorsaker som sammantaget begränsar noggrannheten. Felkategorierna kan sammanfattas som:
* Satellitklockor
* Satellitbanor
* Jonosfärens inverkan.
* Troposfärens inverkan
* Lokala effekter
Med ett tätare nät kan vertikala fel minskas från 26 till 19 mm. Med ett tätare nät, med fler satelliter, och det med kombination av olika GNSS-nätet kan felet minskas ytterligare, till 14 mm.
Periodvis är jonosfären den dominerande felkällan. Som bekant påverkar antalet solfläckar som har en topp ungefär vart 11:e år. Antalet solfläckar har räknats sedan 1750!
Med flera satelliter kan brus från jonosfären och lokala effekter minskas.  Det minskar dock inte påverkan från troposfären.

Högre precision med PPP
Jan Johansson, adjungerad professor på Chalmers samt ordförande i Radionavigeringsnämnden, ser med PPP, Precise Point Positioning från tre frekvenser, från olika system, en möjlighet att få ”absolute positioning”.
10galileo6
– I framtiden kan PPP i kombination med RTK (Real Time Kinematic) skapa högre noggrannheter, säger Jan Johansson.

RTK är en noggrann form av positionsmätning som fordrar minst två GNSS-mottagare.  Korrektionen skickas ut via radiolänk, telemetri eller mobilt internet.
10galileo7
Datakorrektion

Precisionstid
Hela Galileosystemets noggrannhet avgörs av en väte-baserad masterklocka som bildar referens för satelliternas cesiumklockor.  Det finns fem nationella tidslaboratorier som ger UTC:
* INRIM, Italien
* OP, Frankrike
* PTB, Tyskland
* ROA, Spanien
* SP, Sverige
10galileo8
Nationella tidslaboratorier

Säkrare sjöfart
Sjöfartsverket arbetar med att implementera tjänster som bygger på Galileo-data. Tack vare exaktare positionering, inte minst i vertikalplanet, kan man åstadkomma exaktare sjökort och i realtid få exakta angivelser avseende djup, beräknat med avseende på aktuell ebb/flod och vågdjup.
10galileo9
– I praktiken innebär det att fartygen kommer att kunna lastas mer, säger Jesper Bäckstedt, Sjöfartsverket.

GNSS för flygledning
För landning använder vissa flygplatsers flygledning det europeiska geostationära navigationssystemet EGNOS. Det är det första pan-europeiska systemet för satellitnavigering, framtaget som ett gemensamt projekt för ESA, EU-kommissionen och Eurocontrol. Det är ett komplement till GPS. EGNOS sänder en signal om tillförlitligheten och noggrannheten hos positionssignaler från GPS.
EGNOS är en föregångare till Galileo.
10galileo10
Satellitnavigering vid landning

Med bättre precision, särskilt i höjdled, kommer man att kunna använda satellitnavigation även vid landning: Hittills har EGNOS används enbart för flygledning, fram till landningsfasen.
– Landning med hjälp av GNSS kan bli kostnadseffektivt för små flygplatser, hävdar Per Kjellander, Luftfartsverket.
Detta kommer att få stor betydelse med tanke på att flyget i världen väntas öka med 70 procent fram till 2034.

Positionsnoggrannhet på centimeternivå
Peter Wiklund, Lantmäteriet, berättade att Galileo kommer att implementeras i SWEPOS. Detta är ett nationellt nät med 3500 användare från i huvudsak lantmäteri, kommuner, mätkonsulter, anläggningsbranschen och jordbruket. Sedan 2006 har SWEPOS gett korrigeringsdata (RTK) som komplement till data från GPS/Glonass.
– Galileo kommer att kunna ge oss större noggrannhet och fungera bättre i svåra miljöer.
Så snart programvaran är uppdaterad kommer SWEPOS att kunna ge korrigeringsdata som bygger på Galileo till användare.

Precisionstid
SP tar stöd i GPS som mellanreferens få internationell spårbarhet på tids- och frekvensnormaler.  Med utvecklad programvara kommer man dessutom att kunna ta emot tids-data från Galileo.
SP kommer att kunna monitorera tidsdata från Galileo relativt UTC, från GPS relativt Galileo och kunna skapa CGGTTS-filer för kunder som behöver kunna göra tidsjämförelser. SP planerar också att ge stöd för att kalibrera Galileomottagare.

Radionavigeringsnämnden (RNN)
Radionavigeringsnämnden är en ideell intresse- och branschförening vilken har anor sedan 1940-talet*. Organisationen har medlemmar från statliga och kommunala verk och myndigheter, institutioner, stora och små företag samt privatpersoner vilka är intresserade av frågor inom Positionering, Navigation och Tid, vilka brukar sammanfattas som PNT.

RNN brukar sammanfatta sin verksamhet med orden:
Det huvudsakliga syftet med RNN är att vara en informell mötesplats och ett forum för diskussioner och för att hålla dess medlemmar informerade om utvecklingen av radionavigeringssystem

RNN delar även ut stipendier för förtjänstfulla examensarbeten inom föreningens arbetsområde, representerar Sverige inom regionalt samarbete inom PNT-området, arrangerar konferenser, seminarier och temadagar, samt utarbetar remissvar inom sina intresseområden.

Föreningens web-plats är: www.radionavigeringsnamnden.se

*Om RNN:s förhistoria och framväxt kan läsas i ”Kungl. Örlogsmannasällskapets Tidskrift i Sjöväsendet” nr 6 1951.

Comments are closed.