Wykorzystanie systemu ASG-EUPOS do badania i modyfikacji

Wykorzystanie systemu ASG-EUPOS do badania i modyfikacji

Wykorzystanie serwisu ASG-EUPOS do
badania i modyfikacji poprawek EGNOS
na obszarze Polski
Leszek Jaworski
Anna Świątek
Łukasz Tomasik
Ryszard Zdunek
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Wstęp
Od końca 2009 roku w Centrum Badań Kosmicznych PAN realizowany jest
projekt PECS pt. EGNOS-EUPOS Integration.
Głównym jego celem jest poprawa efektywności i zakresu zastosowania
poprawek systemu EGNOS, przez osiągnięcie pełnej zgodności i integracji
z systemem EUPOS.
Oba systemy są przeznaczone do bardzo podobnych zadań:
pozycjonowania i nawigacji. W obrębie Polski działają one na tym samym
obszarze, i są stworzone w oparciu o technikę satelitarną, jednak oparte są
na różnych założeniach koncepcyjnych oraz korzystają z innej
infrastruktury technicznej.
Z punktu widzenia użytkownika bardzo ważna jest możliwość stosowania
systemów zamiennie przy zachowaniu jednorodności pomiarów.
Jednocześnie zalety obu systemów należy wykorzystać dla
maksymalizowania efektywność pomiaru i poprawy dokładności.
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Partnerzy
1. Instytucje naukowe – Centrum Badań Kosmicznych
PAN
2. Instytucje publiczne – Główny Urząd Geodezji i
Kartografii, Małopolski Urząd Marszałkowski
3. Firmy komercyjne – Geotronics Polska sp. z o.o, INS
Sp. z o.o.,
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
PECS Meeting, Warsaw, 15 October 2012
Opis projektu EEI
Projekt EEI zakłada wykorzystanie polskich stacji ASG-EUPOS do obliczenia
nowej korekty EGNOS.
Wybór stacji ASG-EUPOS został zoptymalizowany tak, by osiągnąć możliwie
najlepsze rezultaty dla systemu EGNOS nad Polską korzystając z
minimalnej liczby stacji.
Zaproponowaliśmy wykorzystanie 3 stacji we wschodniej i 3 w środkowej
części Polski.
Wybrane stacje dostarczają danych GPS do obliczenia nowych (nazywanych
w tym projekcie jako „poprawione") korekt EGNOS.
W pracach zajęliśmy się częścią jonosferyczną poprawek EGNOS –
zawartych w wiadomości nr 26.
Korekty są obliczane dla 6 węzłów sieci EGNOS dla 20 i 25 stopnia długości
i 45, 50 i 55 stopnia szerokości geograficznej.
Węzły te są właściwe dla pozycjonowania na obszarze wschodniej Polski.
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Testy statyczne poprawki EGNOS
(SiS i SiSNet)
Poprawka EGNOS może być odbierana bezpośrednio z satelity
(SIS) lub z internetu (SISNet).
Test miał pokazać ewentualne różnice jakie mogą się pojawić w
wyznaczanej pozycji.
W tym celu, w CBK pracowały równolegle dwa odbiorniki
Septentrio, podłączone do tej samej anteny.
Jeden z nich pracował z poprawką EGNOS odbieraną
bezpośrednio z satelity (SIS) a drugi odbierał poprawkę przez
Internet (SISNet).
Przy tego rodzaju konfiguracji odbiorników wyznaczona pozycja
powinna być taka sama.
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Konfiguracja sprzętowa
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Różnice współrzędnych otrzymane dla poprawek
EGNOS odbieranych przez SiS i SiSNet
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Dla pewnych epok, wysokość nie została wyznaczona przez odbiornik
(przyjęta wartość 0), dlatego otrzymane różnice wysokości przekraczają
120 m.
Te znaczące różnice zostały zauważone w poprawkach serwowane przez
SISNet. Tak bardzo duże odchylenia nie mogą wynikać z opóźnienia w
transmisji przez internet.
Dane w plikach *.12$, zapisywanych przez odbiornik, wykazały, że dla
pewnych epok obserwowane poprawki EGNOS zawierają znacząco różną
liczbę satelitów, dla których podana została poprawka.
W prezentowanych przypadkach liczba satelitów zawierających poprawkę
EGNOS była niewystarczająca dla wyznaczenia pozycji 3D i wyznaczana
jest tylko pozycja pozioma.
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
SISNET
$GPGGA,132606.00,5212.88249,N,02104.05587,E,2,10,1.0,84.22,M,38.97,M,13.8,0135*46
$GPGGA,132607.00,5212.88281,N,02104.05693,E,2,03,14.7,,,,,7.3,0135*43
$GPGGA,132608.00,5212.88293,N,02104.05754,E,2,03,14.7,,,,,8.3,0135*4A
$GPGGA,132609.00,5212.88293,N,02104.05787,E,2,03,14.7,,,,,9.3,0135*44
$GPGGA,132610.00,5212.88292,N,02104.05803,E,2,03,14.7,,,,,10.3,0135*76
$GPGGA,132611.00,5212.88290,N,02104.05815,E,2,03,14.7,,,,,11.3,0135*73
$GPGGA,132612.00,5212.88217,N,02104.05619,E,2,10,1.0,84.02,M,38.97,M,5.8,0135*79
$GPGGA,132613.00,5212.88197,N,02104.05582,E,2,09,1.1,84.25,M,38.97,M,5.6,0135*70
SIS
$GPGGA,132606.00,5212.88203,N,02104.05568,E,2,10,1.0,84.80,M,38.97,M,1.8,0120*76
$GPGGA,132607.00,5212.88201,N,02104.05567,E,2,10,1.0,84.83,M,38.97,M,2.0,0120*72
$GPGGA,132608.00,5212.88200,N,02104.05568,E,2,10,1.0,84.85,M,38.97,M,2.6,0120*73
$GPGGA,132609.00,5212.88204,N,02104.05563,E,2,10,1.0,84.96,M,38.97,M,3.6,0120*7E
$GPGGA,132610.00,5212.88208,N,02104.05559,E,2,10,1.0,84.95,M,38.97,M,1.8,0120*7C
$GPGGA,132611.00,5212.88209,N,02104.05556,E,2,10,1.0,84.94,M,38.97,M,2.0,0120*79
$GPGGA,132612.00,5212.88209,N,02104.05554,E,2,10,1.0,84.98,M,38.97,M,2.6,0120*72
$GPGGA,132613.00,5212.88209,N,02104.05551,E,2,10,1.0,84.99,M,38.97,M,3.6,0120*76
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Różnice współrzędnych otrzymane dla poprawek
EGNOS odbieranych przez SiS i SiSNet
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Rozkład wyznaczanej pozycji poziomej i
wysokości dla poprawki EGNOS SiS i SiSNet
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Testy statyczne korekty EGNOS
(poprawiona i oryginalna dostarczane przez SiSNet)
Wyznaczone w projekcie, „poprawione" korekty są zastępowane
w odpowiedniej ramce wiadomości EGNOS i przekazywane do
odbiornika przez SISNet.
Zmiany informacji mogą być dokonywane wyłącznie na poprawce
dostarczanej przez SiSNet.
Podobnie jak w testach porównawczych poprawek SiS i SiSNet
testy wykonano na dwóch, pracujących równolegle odbiornikach,
podłączonych do jednej anteny.
Zapewniamy w ten sposób jednorodność pomiarów i te same
współrzędne odniesienia.
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Rozkład wyznaczanej pozycji poziomej i
wysokości dla poprawki EGNOS poprawionej i
oryginalnej DOY 189
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Rozkład wyznaczanej pozycji poziomej i
wysokości dla poprawki EGNOS poprawionej i
oryginalnej DOY 235
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Testy dynamiczne (2012-10-09)
22 km odcinek autostrady A2, około 60 km na wschód od Warszawy
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Testy dynamiczne (2012-10-09)
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Konfiguracja sprzętowa
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Konfiguracja sprzętowa
•
•
Odbiornik Trimble SPS850
Dwa odbiorniki Septentrio PolaRx2 podłączone do jednej anteny
(zerowa baza) i korzystały z poprawek przesyłanych przez
SiSNet.
Jeden obserwował oryginalne korekty EGNOS drugi
„poprawione”.
Obserwacje fazowe ze wszystkich trzech odbiorników zostały
opracowane programem TBC w celu wyznaczenia precyzyjnej
pozycji anten w każdej sekundzie przejazdu.
Porównanie wyników z dwóch odbiorników Septentrio oraz SPS850
stanowiło kontrolę poprawności wyznaczenia współrzędnych.
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
12:23:24
12:24:24
12:25:24
12:26:24
12:27:24
12:28:24
12:29:24
12:30:24
12:31:24
12:32:24
12:33:24
12:34:24
12:35:24
12:36:24
12:37:24
12:38:24
12:39:24
12:40:24
12:41:24
12:42:24
12:43:24
12:44:24
12:45:24
12:46:24
12:47:24
12:48:24
12:49:24
12:50:24
12:51:24
12:52:24
12:53:24
12:54:24
12:55:24
12:56:24
12:57:24
12:58:24
12:59:24
13:00:24
13:01:24
13:02:24
13:03:24
13:04:24
13:05:24
13:06:24
13:07:24
13:08:24
13:09:24
13:10:24
13:11:24
13:12:24
13:13:24
13:14:24
13:15:24
13:16:24
13:17:24
13:18:24
13:19:24
13:20:24
13:21:24
13:22:24
13:23:24
13:24:24
13:25:24
13:26:24
13:27:24
13:28:24
13:29:24
13:30:24
13:31:24
13:32:24
13:33:24
13:34:24
13:35:24
13:36:24
13:37:24
13:38:24
13:39:24
13:40:24
13:41:24
13:42:24
13:43:24
Porównanie wyznaczeń pozycji z
opracowania kinematycznego (TBC)
PLRX-1 - SPS850: coordinate differences from TBC software. Refered to MIMA station
d_N_m
dE_m
dH_m
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Dist_hor
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
-2.5
-3.0
12:23:24
12:24:24
12:25:24
12:26:24
12:27:24
12:28:24
12:29:24
12:30:24
12:31:24
12:32:24
12:33:24
12:34:24
12:35:24
12:36:24
12:37:24
12:38:24
12:39:24
12:40:24
12:41:24
12:42:24
12:43:24
12:44:24
12:45:24
12:46:24
12:47:24
12:48:24
12:49:24
12:50:24
12:51:24
12:52:24
12:53:24
12:54:24
12:55:24
12:56:24
12:57:24
12:58:24
12:59:24
13:00:24
13:01:24
13:02:24
13:03:24
13:04:24
13:05:24
13:06:24
13:07:24
13:08:24
13:09:24
13:10:24
13:11:24
13:12:24
13:13:24
13:14:24
13:15:24
13:16:24
13:17:24
13:18:24
13:19:24
13:20:24
13:21:24
13:22:24
13:23:24
13:24:24
13:25:24
13:26:24
13:27:24
13:28:24
13:29:24
13:30:24
13:31:24
13:32:24
13:33:24
13:34:24
13:35:24
13:36:24
13:37:24
13:38:24
13:39:24
13:40:24
13:41:24
13:42:24
13:43:24
13:44:24
13:45:24
13:46:24
13:47:24
13:48:24
Porównanie wyznaczeń pozycji z
opracowania kinematycznego dla zerowej
bazy (PLRX1 i PLRX2)
PLRX-2 - PLRX-1: coordinate difference from TBC software
DB_m
DL_m
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Dh_m
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
-0.01
-0.02
-0.03
-0.04
-0.05
-0.06
Porównanie pozycji nawigacyjnej i
opracowania kinematycznego dla korekt
EGNOS oryginalnej i „poprawionej”
Składowa pionowa h
Średnia róznica
Δh = ±1.22m
Maksymalna róznica dh = 3.07m
Średnia róznica Δh = ±1.47m
Maksymalna róznica dh = 3.10m
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Porównanie pozycji nawigacyjnej i
opracowania kinematycznego dla korekt
EGNOS oryginalnej i „poprawionej”
Składowa pozioma x (N)
Średnia róznica
Δx = ±0.32m
Maksymalna róznica dx = 1.83m
Średnia róznica Δx = ±0.75m
Maksymalna róznica dx = 2.26m
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Porównanie pozycji nawigacyjnej i
opracowania kinematycznego dla korekt
EGNOS oryginalnej i „poprawionej”
Składowa pozioma y (E)
Średnia róznica
Δx = ±0.53m
Maksymalna róznica dx = 1.90m
Średnia róznica Δx = ±0.38m
Maksymalna róznica dx = 2.79m
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Planowany eksperyment
Testy dynamiczne na lotnisku w Białej Podlaskiej
.
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
EEI Meeting, Warsaw, 15-16th November 2012
Wnioski
Przeprowadzone testy potwierdzają założenia projektu.
Zastosowanie nowej poprawki jest de facto zastąpieniem modelu
stosowanego dla EGNOS przez model regionalny dopasowany do
obszaru.
Nowe poprawki zgodnie z założeniami projektu poprawiają wyniki.
Prezentowane rezultaty pokazują, że już zmiana jednego parametru
korekty EGNOS, czyli opóźnienia jonosferycznego, podnosi stabilność i
dokładność wyznaczanej pozycji.
• Ograniczenia
- stabilność systemu SiSNet = ciągłość nadawania poprawki EGNOS
jest niewystarczająca
- jeden rodzaj odbiorników przyjmujących poprawkę EGNOS przez
SiSNet (Septentrio)
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Prace badawcze finansowane z projektu PECS 98085
– „EGNOS-EUPOS Integration” (EEI)
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012
Dziękuję za uwagę
II konferencja użytkowników ASG-EUPOS, Katowice, 20-21 listopada 2012