Jean-Paul Henry van 06-GPS geeft een update van de GLONASS constellatie en de ontwikkelingen op gebied van dit Russische navigatiesysteem.

1. 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

2. 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

3. INTRODUCTIE 06-GPS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 3

4. 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: 2e 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

5. 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

6. GLONASS IN DE SAMENLEVING
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 6

7. 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

8. 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

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

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

11. GLONASS IN DE SAMENLEVING
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 11

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

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

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

15. GESCHIEDENIS VAN GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 15

16. 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

17. 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, 1e GLONASS-K
• Oktober 2011, 24 werkende satellieten
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 17

18. GESCHIEDENIS VAN GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 18
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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
launches failed to reach correct orbit

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

20. SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 20

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

22. 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

23. SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 23

24. 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

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

26. SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 26

27. SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 27

28. SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 28

29. SYSTEEMBESCHRIJVING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 29

30. 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

31. GLONASS ISSUES BIJ RTK
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 31

32. 32
GLONASS ISSUES BIJ RTK
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014

33. 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.
33
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014

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

35. 35
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

36. 36
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

37. MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 37

38. 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

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

40. MODERNISERING GLONASS (-M)
Ontwerpleeftijd 7 jaar
Massa 1415 kg
On-board klokken 3 Cs
Batterijen Ni-H
Zonnepanelen 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

41. MODERNISERING GLONASS (-K1)
Ontwerpleeftijd 10 jaar
Massa 935 kg
On-board klokken 2 Cs + 2 Rb
Batterijen Ni-H
Zonnepanelen GaAs single-junction
CAPACITEITEN
• Nav. signalen:
– 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)
• Nav. antenne (L3OC)
• Zonnecellen (single-junction GaAs solar
POST MODERNISATIE
• Verbeterde Nav. Antenne
(L1OF; L1SF; L2OF; L2SF, L3OC)
• Zonnecellen (triple-junction GaAs solar
cells)
cells) GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 41

42. GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 42

43. MODERNISERING GLONASS (-K2)
Ontwerpleeftijd 10 jaar
Massa 645 kg
On-board klokken 2 Cs, 2Rb
Batterijen Lithium-Ion
Zonnepanelen 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

44. MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 44

45. MODERNISERING GLONASS
Glonass-M Glonass-K Glonass-KM
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 45
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
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Schema vernieuwing GLONASS
Aantal satellieten

46. 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

47. MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 47

48. 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

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

50. 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

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

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

53. MODERNISERING GLONASS
GLONASS-K & CDMA 12.12.2014 53

54. 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

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