lot 1

UNIWERSYTET WARMIŃSKO-MAZURSKI w Olsztynie
Wydział Geodezji i Gospodarki Przestrzennej
Katedra Geodezji Satelitarnej i Nawigacji
Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych
w Dęblinie
Wykorzystanie systemu EGNOS
w nawigacji lotniczej w aspekcie uruchomienia
serwisu Safety-of-Life
Stanisław Oszczak
Adam Ciećko
Marek Grzegorzewski
Janusz Ćwiklak
SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ
GEODEZJI I NAWIGACJI
Wrocław , 2-4.06.2011
EGNOS
System EGNOS należy do SBAS (Satellite Based Augmentation
System). Jego zadaniem jest wspieranie systemów GNSS (Global
Navigation Satellite Systems) poprzez:
- poprawę dokładności pozycjonowania,
dostarczanie
informacji
o
wiarygodności
(spójności)
transmitowanych do użytkownika danych,
- synchronizację czasu GPS z czasem UTC,
- poprawę dostępności dokładnego pozycjonowania.
EGNOS pełni funkcje systemu wspomagającego Globalne Systemy
Nawigacji Satelitarnej, a będącego pod nadzorem ESA (European Space
Agency) oraz EUROCONTROL. System ten transmituje poprawki
różnicowe oraz informacje o awariach systemu GPS (Global Positioning
System) poprzez 3 satelity geostacjonarne. Dzięki takiemu rozwiązaniu
możliwe jest zwiększenie dokładności oraz wiarygodności pozycjonowania
w czasie rzeczywistym. Na EGNOS składają się segmenty:
- kosmiczny (3 satelity geostacjonarne znajdujące się na orbitach 35 786
km nad powierzchnią Ziemi, zdolne do wysyłania poprawek do
użytkowników znajdujących się na obszarze Europy),
- segment naziemny (około 40 stacji RIMS pomiarowo-obserwacyjnych
zlokalizowanych na obszarze całej Europy),
- --segment użytkowników.
Stacje wchodzące w skład systemu EGNOS
Serwisy systemu EGNOS
- Open Service (OS) – charakteryzuje dokładność pozycjonowania,
- Safety-of-Life (SoL) – odnosi się do wiarygodności pozycjonowania,
- Commercial Data Distribution Service (CDDS) – wspiera
transmitowanie dodatkowych danych wykorzystywanych przez węższe
grono użytkowników. Jednak serwis ten nie jest wspierany przez
satelity systemu EGNOS, lecz przez system EDAS (EGNOS Data
Access System).
Serwis Safety-of-Life
- uruchomiony od 2 marca 2011 roku,
- w jego skład wchodzą sygnały mające na celu pozycjonowanie
oraz synchronizację czasu,
- dostępny dla każdego użytkownika wyposażonego w odpowiedni
do tego celu odbiornik oraz działającego na obszarze pokrycia
przez serwis,
- zgodny z wymogami NPA (Non Precision Approach) oraz APV-I
(Approach with Vertical Guidance).
Zakładane dokładności pozycjonowania
przy wykorzystaniu serwisu SoL
Testy – Dęblin (przed uruchomieniem Safety-of-Life)
W dniu 26.07.2010 roku na lotnisku należącym do Wyższej Szkoły Oficerskiej
Sił Powietrznych odbył się lot testowy samolotem Cessna 172 RG.
Do badań wykorzystano:
- odbiornik nawigacyjny Thales
MobileMapper rejestrujący surowe
obserwacje kodowe z interwałem 1s,
w oparciu o które wyznaczono pozycje
EGNOS w trybie post-processing,
- odbiornik nawigacyjny Thales
MobileMapper wyznaczający pozycje
w czasie rzeczywistym w trybie
autonomicznym (interwał rejestracji
danych 1s),
odbiornik Topcon HiperPro
rejestrujący surowe obserwacje z
interwałem 1s, w oparciu o które
wyznaczono pozycje EGNOS w trybie
post-processing.
Dokładność pozycjonowania przy wykorzystaniu EGNOS w trybie
post-processing badana dla odbiornika Thales MobileMapper
(pozycje z rozwiązaniem EGNOS z 26.07.10)
dB
Dęblin - Thales EGNOS post-processing - lot 1
dL
dh
23
18
13
8
3
-2
-7
-12
-17
[czas gps]
10:57:55
10:55:36
10:53:17
10:50:58
10:48:39
10:46:20
10:44:01
10:41:42
10:39:23
10:37:04
10:34:45
10:32:26
10:30:07
10:27:48
10:25:29
10:23:10
10:20:51
10:18:32
10:16:13
10:13:54
10:11:35
10:09:16
10:06:57
10:04:38
10:02:19
-22
10:00:00
[m]
Dokładność pozycjonowania przy wykorzystaniu EGNOS w trybie
post-processing badana dla odbiornika Topcon HiperPro
(pozycje z rozwiązaniem EGNOS z 26.07.10)
Dęblin - Topcon EGNOS post-processing - lot 1
dB
dL
dh
5
4
3
2
1
[m] 0
-1
-2
-3
-4
[czas gps]
10:59:51
10:57:38
10:55:25
10:53:12
10:50:59
10:48:46
10:46:33
10:44:20
10:42:07
10:39:54
10:37:41
10:35:28
10:33:15
10:31:02
10:28:49
10:26:36
10:24:23
10:22:10
10:19:57
10:17:44
10:15:31
10:13:18
10:11:05
10:08:52
10:06:39
10:04:26
10:02:13
10:00:00
-5
[czas gps]
10:58:14
10:56:01
4
3
2
1
0
-1
[m]
-2
-3
-4
-5
-6
-7
10:53:48
Dęblin - Thales autonomous - lot 1
10:51:35
10:49:22
10:47:09
10:44:56
10:42:43
10:40:30
10:38:17
10:36:04
10:33:51
10:31:38
10:29:25
10:27:12
10:24:59
10:22:46
10:20:33
10:18:20
10:16:07
10:13:54
10:11:41
10:09:28
10:07:15
10:05:02
10:02:49
10:00:00
Dokładność pozycjonowania autonomicznego w czasie rzeczywistym
badana dla odbiornika Thales MobileMapper (26.07.10)
dB
dL
dh
Testy – Dęblin (po uruchomieniu Safety-of-Life)
W dniu 19.04.2011 roku na lotnisku
należącym do Wyższej Szkoły Oficerskiej Sił
Powietrznych odbył się lot testowy samolotem
Cessna 172 RG.
Do badań wykorzystano:
- odbiornik nawigacyjny Thales MobileMapper wyznaczający pozycje
w czasie rzeczywistym w trybie EGNOS (interwał rejestracji danych 1s),
- odbiornik nawigacyjny Thales MobileMapper wyznaczający pozycje
w czasie rzeczywistym w trybie autonomicznym (interwał rejestracji
danych 1s),
odbiornik Topcon HiperPro rejestrujący surowe obserwacje z
interwałem 1s, w oparciu o które wyznaczono pozycje odniesienia.
Stan systemu EGNOS na
podstawie stacji PERFECT
w Warszawie na dzień 2011-04-19
(Vertical Position Error oraz
Vertical Protection Level)
dL
dh
15:36:12
15:35:30
15:34:48
15:34:06
15:33:24
15:32:42
15:32:00
15:31:18
15:30:36
15:29:54
15:29:12
15:28:30
15:27:48
15:27:06
15:26:24
15:25:42
15:25:00
15:24:18
15:23:36
15:22:54
15:22:12
15:21:30
15:20:48
15:20:06
15:19:24
15:18:42
5
3
1
-1
-3
-5
-7
-9
[m] -11
-13
-15
-17
-19
-21
-23
-25
-27
-29
[czas GPS]
Niezadowalające wyniki
pozycjonowania
mogą
być
spowodowane
niestabilnym działaniem
systemu EGNOS
dB
Dęblin - Thales MobileMapper EGNOS real-time
15:18:00
Dokładność pozycjonowania
przy wykorzystaniu EGNOS
w czasie rzeczywistym badana
dla odbiornika Thales
MobileMapper
(pozycje z rozwiązaniem
EGNOS z 29.04.2011)
[czas GPS]
15:36:12
Dęblin - Thales MobileMapper autonomous real-time
15:35:33
15:34:54
15:34:15
15:33:36
15:32:57
15:32:18
15:31:39
15:31:00
15:30:21
15:29:42
15:29:03
15:28:24
15:27:45
15:27:06
15:26:27
15:25:48
15:25:09
15:24:30
15:23:51
15:23:12
15:22:33
15:21:54
15:21:15
15:20:36
15:19:57
15:19:18
15:18:39
15:18:00
Dokładność pozycjonowania autonomicznego w czasie rzeczywistym
badana dla odbiornika Thales MobileMapper (29.04.2011)
dB
dL
dh
6
4
2
[m] 0
-2
-4
-6
-8
Podsumowanie
- wykorzystane do badań odbiorniki różnych klas charakteryzują się
niejednakowymi parametrami technicznymi,
- nie można jednoznacznie stwierdzić jakie algorytmy, filtry oraz inne
rozwiązania technologiczne zostały zastosowane w danym sprzęcie,
- wyniki przeprowadzonych eksperymentów charakteryzują się wieloma
zastrzeżeniami dotyczącymi działania systemu EGNOS na wschód od
Warszawy zwłaszcza po uruchomieniu Safety-of-Life (co może mieć związek
ze stanem systemu EGNOS określonym na podstawie działania stacji
PERFECT w Warszawie),
- istotnym
problemem
są
niskie
dokładności
pozycjonowania
wysokościowego, które mają kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa lotów,
- w najbliższej przyszłości planuje się przeprowadzenie większej ilości
bardziej szczegółowych testów i analiz, co pozwoli na dokładną
charakterystykę syganłu EGNOS oraz serwisu SoL.