Novinky zeměměřické knihovny č. 1/2006

Klíčová slova: EGNOS, GPS, GLONASS určování polohy.

Shrnutí:

Evropská překryvná služba geostacionární navigace (European Geostationary Navigation Overlay Service = EGNOS) poskytuje uživateli GPS a GLONASS opravná data o geostacionárních družicích, aby mohl provádět zlepšené určování polohy pomocí diferenciálního GPS (DGPS).

1. Úvod

Evropská překryvná služba geostacionární navigace (European Geostationary Navigation Overlay Service = EGNOS) se vytváří jako služba Evropské kosmické agentury (ESA) ve spolupráci s dalšími evropskými zařízeními pro uživatele GPS a GLONASS. EGNOS poskytuje uživateli opravná data o geostacionárních družicích, jejich drahách, údajích hodin a o vlivu atmosféry (ionosféry, troposféry) aby mohl provádět zlepšené určování polohy pomocí diferenciálního GPS (DGPS). Dále vysílá služba takzvaný signál integrity, který informuje o stavu systému. Předložený článek podává přehled o koncepci EGNOS a způsobech jeho využívání, výsledcích a dosažené přesnosti měření během zkušebního období EGNOS (ESTB). To podá představu o uživatelských možnostech této metody DGPS. Ověřování bylo uskutečněno jako součást diplomní práce Dominika Müllera na Fachhoch schule Mainz, obor geoinformatika a vyměřování ve spolupráci s Úřadem pro geoinformatiku Bundeswehru.

2. Koncepce EGNOS

Systém EGNOS se má skládat v budoucnu ze 34 pozemních stanic (RIMS = Ranging and Integrity Monitor Stations) po celé Evropě s přesnými souřadnicemi v systému WGS 84 pozorujícími GPS a GLONASS pro opravy družicových hodin, drah a atmosféry (ionosféry (Wanninger 1994) a troposféry (Görres 1996). Opravná data se předají geostacionárním družicím a ty je dále sdělí uživatelům. Signál vysílaný z geostacionárních družic má nosnou frekvenci L1 s namodelovaným kódem CA identickým pro signál GPS. Na této nosné frekvenci L1 není žádný P-kód jako na frekvencích GPS a datový kód nezahrnuje navigační zprávy družic GPS, ale opravná data pro jednotlivé družice GPS a GLONASS (Seeber 1989), (Groten et al 2004) a (Retscher - Moser 2001).

3. Způsoby využití EGNOS

Systém EGNOS se uvažuje především pro určování poloh v reálném čase. Většina nových geodetických přijímačů GPS a/nebo GLONASS dokáže využívat korekčních dat EGNOS popřípadě ESTB, a tak zvyšovat přesnost a správnost určování samostatného bodu (SPP = Single Point Positioning). Určení polohy a výšky v reálném čase  u ESTB za 30 sekund je dobré kvality, jak z diplomové práce vyplývá. Dodatečné zpracování s korekčními daty ESTB nebo EGNOS je zásadně též možné. Je k tomu třeba vyhodnocovací program, který v následném zpracování uváží i korekční data.

4. Ověřování přesnosti EGNOS popřípadě ESTB

Ověřování korekčních dat ESTB/EGNOS pro získané výsledky se konalo porovnáním tří dodatečných určení z téhož pozorování. U určení v reálném čase pro totéž časové období se došlo ke stejným výsledkům, protože korektury ESTB pro reálný čas a aplikace dodatečného zpracování byly identické. Tato zpracování jsou:

§         Řešení GPS SPP (a)

§         Kódové řešení GPS SPP s určením souřadnic z jednoho pozorování vždy po 8 minut od 6 do 18 hodin

§         Řešení GPS ESTB (b) - je to řešení jako u (a) s použitím všech korektur získaných u ESTB (dráhové, časové, ionosférické a troposférické)

§         Řešení EGNOS (c) využito jako u (b), ale ne korekčních dat ESTB, ale dat EGNOS pro Evropu vypočtených z pozorování 34 stanic RIM na rozdíl od korektur ESTB, které pocházejí pouze z 13 stanic RIM.

5. Výhled využití EGNOS

Dosažením normálního provozu EGNOS se zvýší přesnost vzhledem k většímu počtu pozorování. Neodstraní se však systematická chyba v severním směru. Dojde i ke zlepšení ve výškách a lze je očekávat pod jeden metr.

V příštích létech se mají získávat korekční data i pro družice GALILEO, které mají předávat mimo svých vlastních signálů i korekční data, což celkovou použitelnost značně zvýší. EGNOS tak má vytvořit alternativu k systému SAPOS svou službou v reálném čase (ED). V současnosti mají SAPOS a ASCOS lepší použitelnost, protože EGNOS je dosud odkázán jen na geostacionární družice a výšky těchto družic nad obzorem jsou překážkou lepšímu využití. Předností EGNOS je však bezplatné užívání a jeho nedostatky mají odstranit družice GALILEO.

6. Literatura

[1] [EGNOS 2000a] EGNOS Web Site For Profesionals. ESA, 2004,

 www.esa.int/navigation/egnos/-pro

[2] [EGNOS,2004 b] EGNOS Portal Germany, www.esa int/export/esaCP  

[3] [Görres 1996] Görres, B.: Bestimmung von Höhenänderungen in regionalen Netzen mit dem GPS. Verlag des Instituts für Angewandte Geodäsie, Frankfurt am Main, 1996

[4] [Groten et al.] Groten, E., Mathes, A., Becker, M., Söhne, W.: GNSS-Information. Allgemeine Vermessungsnachrichten, 111 (2004), č.4, s.153-155

[5] [Hartmann et al. 1992] Hartmann, T., Soffel, M., Ruder, H., Schneider, M.: Ausbreitung elektromagnetischer Signale in Gravitationsfeldern und Medium bei geodätischen Raumverfahren. Verlag der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, München, 1992.

[6] [Hornbostel 2004] Hornbostel, A.: Signalausbreitung in det Atmosphäre. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, 2004.

[7] [Retscher – Moser 2001] Retscher, G., Moser, R.:Untersuchung und Vergleich von Local-Area- und Wide-Area-DGPS-Diensten. Allgemeine Vermessungsnachrichten, 108 (2001), č.10, s.341-351.

[8] [Seeber 1989] Seeber, G.: Satellitengeodäsie. W. de Gruyer Verlag, Berlin, 1989.

[9] [Wanninger 1994] Wanninger, L.: Der Einfluß der Ionosphäre auf Positionierung mit GPS. Hannover, 1994.