Meting TU Delft stelt nauwkeurigheid Galileo-navigatiesysteem vast

De invoering van het Europese navigatiesysteem Galileo is een stap dichterbij gekomen nu onderzoekers van de TU Delft erin geslaagd zijn gelijktijdig signalen van twee verschillende Galileo-satellieten op te vangen.

Het satellietnavigatiesysteem dat door Galileo gevormd wordt, moet een alternatief bieden voor het Amerikaanse gps-systeem en het minder bekende Russische Glonass. Het in 2003 gestarte project werd in 2007 door zijn oprichters in de steek gelaten. Galileo werd echter door de EU zo belangrijk geacht, dat het een overheidsproject werd dat in 2013 operationeel moet zijn. Een stap in de richting van een werkzaam navigatiesysteem werd door de TU Delft, in samenwerking met het Leuvense Septentrio Satellite Navigation, gezet: onderzoekers van de universiteit vingen de eerste gelijktijdige signalen van twee testsatellieten op.

Deze zogenoemde 'double-difference'-signalen waren afkomstig van de Galileo-satellieten Giove-A en Giove-B en werden gedurende anderhalf uur gemeten. Met de gegevens kunnen de afstanden tussen de meetstations en de Galileo-satellieten tot op de millimeter nauwkeurig vastgesteld worden, zodat de gegevens van de navigatiesatellieten voor exacte plaatsbepalingen ingezet kunnen worden. Galileo is in het leven geroepen om een alternatief voor bestaande satellietnavigatiesystemen te vormen, maar moet ook nauwkeuriger dan de 'concurrentie' zijn: die precisie moet de gps-data onder andere inzetbaar maken voor landmeters, vliegvelden en onderzoek aan plaattectoniek. De twee Giove-satellieten zijn onderdeel van testsystemen voor het Galileo-project: het voltooide navigatiesysteem moet uit dertig satellieten bestaan en zijn data zowel gratis als tegen betaling, voor een betere precisie, beschikbaar stellen.

Reacties (45)

[gumtree]

Nauwkeurigheid van minder dan 10 cm dus alleen met grondstations en met abonnement.

Vraag me af of ze op/boven zee zonder grondstations in de buurt dezelfde nauwkeurigheid kunnen halen als boven land.

Door de gegevens van het signaal op zee te vergelijken met 1 of 2 basisstations op het land welke d.m.v. een radio verbinding met elkaar in contact staan.

Zo werkt het huidige GPS systeem voor landmeters ook, Vorige week nog een woonblok uitgezet met GPS met een precisie van 7mm (alleen GPS, Glonass niet mee laten draaien)

[Verwijderd]

Even ter aanvulling: de kustlijnen in Europa zijn volledig bedekt door grondstations (kaart)

Verder op zee steekt het niet op een paar meter zeker, dus heb je genoeg aan de gewone GPS nauwkeurigheid. En schepen kunnen dan ook nog een paar receivers meenemen zodat ze niet enkel GPS hebben maar ook vb van het russische navigatiesysteem gebruik maken

[gp500]

Wat er allemaal precies vanuit komt is pas bekend na dat de giove-satelliten alle tests hebben gedaan.

Mss wel goedkoper en betrouwbaarder en sneller.

Maar dat zijn maar ideeen, maar vaak wel het geval met verbeterde systemen.

[Soldaatje]

* The Open Service (OS) will be free for anyone to access. The OS signals will be broadcast in two bands, at 1164–1214 MHz and at 1563–1591 MHz. Receivers will achieve an accuracy of <4 m horizontally and <8 m vertically if they use both OS bands. Receivers that use only a single band will still achieve <15 m horizontally and <35 m vertically, comparable to what the civilian GPS C/A service provides today. It is expected that most future mass market receivers, such as automotive navigation systems, will process both the GPS C/A and the Galileo OS signals, for maximum coverage.

* The encrypted Commercial Service (CS) will be available for a fee and will offer an accuracy of better than 1 m. The CS can also be complemented by ground stations to bring the accuracy down to less than 10 cm. This signal will be broadcast in three frequency bands, the two used for the OS signals, as well as at 1260–1300 MHz.

Nauwkeurigheid van minder dan 10 cm dus alleen met grondstations en met abonnement.

Vraag me af of ze op/boven zee zonder grondstations in de buurt dezelfde nauwkeurigheid kunnen halen als boven land.

http://en.wikipedia.org/wiki/Galileo_(satellite_navigation)

[Reactie gewijzigd door Soldaatje op 23 juli 2024 18:06]

[Repsaj_Nav]

Ik snap het niet helemaal.
Die satellieten zenden toch alleen heel precies de tijd uit? Door het verschil in tijd te combineren met de snelheid van die signalen en de plaats van de satellieten, kun je je locatie uitrekenen.

Is het dan zo dat de "gratis tijd" op de seconde gaat en de "betaalde tijd" iedere 0,1 seconde ofzo?

Of hoe werkt dit?

[KilZone]

De GPS (of Galileo) Satellieten zenden inderdaad de tijd uit, maar niet zo precies als jij denkt. In theorie heb je gelijk, als een satelliet heel precies de tijd uitzend dan kan je met 3 satellieten je positie bepalen, maar in de praktijk heb je dan een klok nodig die veel nauwkeuriger is dan wij nu kunnen maken.

Dus in de praktijk verbind je GPS ontvanger met 4 satellieten, zodat je GPS ontvanger voor een vierde variabele kan oplossen. Namelijk de tijd, dus met 4 satellieten kan je vier variabelen oplossen (x, y, z en t ... of lengte, breedte, hoogte en tijd).

Echter deze methode heeft een behoorlijke onnauwkeurigheid (behoorlijk is relatief, maar daar kom ik zo op) en daardoor zit een GPS ontvanger naast de juiste plek. Doordat signalen vertraagd worden in onze atmosfeer bereikt niet ieder signaal tegelijk de GPS ontvanger (dit is perfect, want dan kunnen we onze locatie bepalen) maar helaas kan het zijn dat een signaal bijvoorbeeld vertraagd wordt door een storing in de atmosfeer of een tunnel etc.

Hiervoor compenseerd je GPS ontvanger door te meten hoe veel data er binnen komt en met welke snelheid, aan de hand van eigen gegenereerde data. Hierdoor kan je GPS ontvanger met 1% nauwkeurigheid de verschuiving van de data meten en dus met 1% nauwkeurigheid de parameter t (tijd) oplossen.

Echter je data verplaatst zich in de ruimte met de snelheid van het licht en in onze atmosfeer maar een klein beetje trager. Dus is 1% van de snelheid van het licht over de gegeven afstand tussen de satelliet en jouw ontvanger vrij groot, tot ongeveer 10 meter.

Hierdoor ontstaat dus een data-shift tussen de satelliet en jou GPS ontvanger en dus is het mogelijk dat de 3 of 4 satelieten niet meer overlappen tot 1 punt. (Drie cirkels van een gegeven straal, met een vaste afstand tussen de middelpunten kunnen maar 1 oplossing geven, tenzij er een fout in die data zit, de data-shift) Jouw GPS ontvanger lost dit op zijn beurt op door iedere cirkel met een gelijk aantal (centi)meters te vergroten totdat er als nog (bijna) 1 punt ontstaat en daar bevind jij je.

Als nou satelliet A een veel grotere data-shift heeft dan B en de GPS ontvanger ze gelijk meet, dan zal jij je volgens zeggen dichter bij B bevinden dan dat je werkelijk doet, dus je GPS ontvanger zit naast jouw exacte locatie.

Het probleem is op te lossen door meer data in de vergelijking te stoppen, dus te verbinden met meer satellieten óf juist een grotere / betere dataverbinding maken. Dit laatste is wat Galileo doet, door te verbinden op het 1260 - 1300MHz spectrum, wat in theorie minder last moet hebben van onze atmosfeer.

Combineer dit met data van stations op de grond zal er nog minder onnauwkeurigheid onstaan, doordat dit buiten voor meer data ook voor nauwkeurigere data zorgt. (De geschate fout zit dichter bij de echte fout.)

* Dit is een heel erg abstracte weergave van hoe het echt zit, maar ik hoop dat het wel begrijpelijk is

@PissedCapsLock Ja je hebt gelijk, met nauwkeurigere data bedoelde ik eigenlijk een kleinere fout. (Heb het aangepast!) Door de vaste plek van de stations op de grond en de redelijke ruimte voor sterke GPS ontvangers, kan door een grond station veel nauwkeuriger zijn eigen positie worden bepaald, waarna de gemaakte fout teruggerekend kan worden (zo'n grondstation weet zijn eigen positie namelijk al!). Hierna kan die data in de formule van een GPS ontvanger worden gestopt en zo kan heel nauwkeurig de positie worden bepaald.

[Reactie gewijzigd door KilZone op 23 juli 2024 18:06]

[Verwijderd]

Het zit bij mij allemaal een beetje ver, en veel zin om mijn cursus op te duiken heb ik niet. Met jouw uitleg komt het allemaal wat terug, tot aan dat stuk over de grondstations:
was het niet zo dat grondstations niet perse nauwkeurigere data gaan opleveren, maar eerder een goede schatting voor de gemaakte fout.

Die grondstations hebben immers een positie die redelijk vast ligt en kunnen ook de GPS signalen ontvangen. Zij berekenen dan hun positie via GPS en vergelijken dat met hun echte positie en kunnen zo de fout bepalen.

Deze fout wordt dan doorgestuurd naar DGPS ontvangers in de buurt, die allemaal ongeveer dezelfde fout zullen maken (de afstand tussen grondstations en DGPS ontvangers is immers heel klein in vergelijking met de afstand tussen de satellieten, dus die signalen hebben allemaal last van ongeveer dezelfde fout als die ontvangen in het grondstation) en dus die fout ook kunnen corrigeren

[Verwijderd]

Er is inderdaad een signaal voor publiek gebruik en 1 voor militair gebruik met verschillende nauwkeurigheid (zie ook hier).

Echter kan met DGPS de nauwkeurigheid zo opgeschroefd worden dat je als burger toch tot op mm niveau kan werken

edit: tags gecorrigeerd

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 18:06]

[Verwijderd]

Ik ben zeker geen specialist op GPS gebied maar lees toch regelmatig dat er wat misverstanden bestaan omtrent de gebruikte technieken voor afstandsbepaling in een GPS systeem.
Voor GPS positiebepaling wordt gebruik gemaakt van 2 principes:
1. Pseudo range meting.
De afstand tot een satelliet wordt bepaald door de tijd waarop het signaal wordt uitgezonden te vergelijken met de tijd waarop het wordt ontvangen. Omdat de looptijd van het signaal bekend is (ca 300000 km/sec) kan hieruit de afstand berekend worden.
Deze methode wordt gebruikt in b.v. autonavigatiesystemen e.d. DGPS werkt volgens hetzelfde principe. M.a.w. de nauwkeurigheid van de afstandmeting wordt voor een belangrijk deel bepaald door de nauwkeurigheid van de klok. Bij Galileo schijnen deze klokken nauwkeuriger te zijn dan bij GPS.

2.RTK
Hierbij wordt de afstand bepaald door het aantal "Golfjes", van de frequentie waarop de satelliet uitzendt , te tellen tussen moment van uitzenden en moment van ontvangen. Deze golflengte is ca.30cm. Ook kan dit systeem nog de lengte van een deel van de golf berekenen. Tevens wordt gebruik gemaakt van een vast GPS station waarvan de positie bekend is, om een correctie op de berekende positie uit te voeren. Hiermee wordt uiteindelijk centimeter nauwkeurigheid bereikt. Nadeel is dat de prijs van zo'n ontvanger al gauw richting € 5000,= gaat.

[Jasper Janssen]

maar moet ook nauwkeuriger dan de 'concurrentie' zijn: die precisie moet de gps-data...

Galileo levert natuurlijk juist *geen* gps-data. GPS is nog niet verworden tot een algemeen woord voor alle satellite positioning.

[Verwijderd]

I.t.t. GSM kun je GPS ook als algemene afkorting hanteren. Immers alle sat-nav-systemen zijn globale positioneringssystemen.

[Verwijderd]

Met de gegevens kunnen de afstanden tussen de meetstations en de Galileo-satellieten tot op de millimeter nauwkeurig vastgesteld worden, zodat de gegevens van de navigatiesatellieten voor exacte plaatsbepalingen ingezet kunnen worden.

[TD-er]

Maar dat zegt nog niets over de nauwkeurigheid van de ontvangers. Alleen dat de ontvangers niet nauwkeuriger zullen zijn dan die mm. (mogelijk theoretisch nog een fractie nauwkeuriger wanneer je meer satellieten tegelijk ontvangt onder optimale omstandigheden)
Persoonlijk verwacht ik eigenlijk niet nauwkeuriger dan enkele decimeters, maar dat is al een stukje nauwkeuriger dan GPS nu is.

[Jeanpaul145]

Zeg maar gerust een stuk nauwkeuriger. Aan de andere kant, gps kan ook wel nauwkeuiger dacht ik, alleen heeft het Amerikaanse leger een kunstmatige limiet daarop ingesteld.

[wizzkizz]

GPS zelf is tot een meter of 10 nauwkeurig, Differential GPS (dus met een grondstation dat een correctie op de signalen berekent en doorstuurt naar je ontvanger) ongeveer tot op een meter nauwkeurig. Voor veel plaatsbepalingsdoeleinden volstrekt genoeg.
Voor zaken als landmeting, plaattectoniek etc. wellicht niet, maar als je echt moet kun je ook met GPS je positie bepalen door middel van fasemeting. Dat is ook tot op de millimeter nauwkeurig, dus de nauwkeurigheid van Galileo zal wel vergelijkbaar zijn met die van GPS.

[blissard]

Het Differential GPS is nauwkeurig genoeg voor landmeten. ( voorbeeldje: http://www.leica-geosyste...ate/en/ndef/lgs_62015.htm ) alleen voor metingen binnen een nauwkeurigheid van 2 cm gebruikt onze landmeter nog een tachymeter.

[Hensz]

Helaas niet altijd nauwkeurig genoeg. Hardlopers en fietsers willen tegenwoordig nogal eens GPS-horloges meenemen tijden hun training. Als ze hun tempo nauwkeurig willen weten dan lukt dat niet goed met een gps. 5-10 m onnauwkeurigheid is zelfs op 100m nog steeds 10%. Als iemand 10 meter nadat ie is gaan versnellen wil weten hoe hard ie nou precies loopt, kan dat alleen met een nauwkeurigheid van 50%. Daar heb je dus niks aan. Wat dat betreft zou Galileo wel degelijk uitkomst bieden.

[Verwijderd]

GPS is voor comsumenten ca. 5 meter nauwkeurig voor militaire doeleinden 50 cm nauwkeurig.

[Verwijderd]

Waar jij over spreekt is de zogenaamde Selective Availability, maar die is allang afgezet omdat dat toch te omzeilen valt op dezelfde manier als dat DGPS werkt (waar hieronder al bergen info over te vinden is).

Linkje naar een berichtje over het afzetten van die SA

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 18:06]

[Verwijderd]

Naast SA bestaat er nog een ander, geheim militair, signaal binnen het GPS-systeem bedoeld voor speciale ontvangers die alleen het Amerikaanse leger tot zijn beschikking heeft. Hiermee kunnen zij hun GPS-systeem gebruiken voor hoog precisiewerk tot op de millimeter.

[SpiceWorm]

Dat zegt nog direct niet iets over de nauwkeurigheid van de positie op de aardbol.

[Punksmurf]

Dan weet je precies niks. Als ik jou nu vertel dat ik 3 meter bij mijn voordeur vandaan zit, 6 meter van mijn televisie en 5 meter van mijn bed, weet je toch ook niet waar ik ben?

Je moet dus ook weten waar de satelieten zich bevinden, en dat moet ook met hoge nauwkeurigheid als je wil dat je eindresultaat ook nauwkeurig is. Daarnaast kunnen satelieten driften wat het allemaal nog niet eenvoudiger maakt.

[webfreakz.nl]

Ik stel voor dat je een drietal cirkels tekent met de aangegeven diameters op de punten die jij aangegeven hebt. Als het goed is bevind jij je dan op een kruispunt van die cirkels

[Ad-]

Mooimooimooi,
hoe nauwkeurig is het nou ?

[ZpAz]

Inderdaad, dat is iets wat je toch wel zou verwachten bij deze titel.

Met de gegevens kunnen de afstanden tussen de meetstations en de Galileo-satellieten tot op de millimeter nauwkeurig vastgesteld worden,

Staat wel in de tekst, dus zal wel milimeter werk zijn

Maar dit zou waarschijnlijk gelden voor de betaalde variant, denk niet dat de gratis variant even precies is.

[Verwijderd]

Ook niet nodig he, zou zowel voor satelliet als cliënt té belastend zijn. Stel je voor dat je naar Brussel gaat: Nog 99.999.998mm en je bereikt de Brusselse ring ... Je zou onderweg 2-3 keer de batterijen moeten vervangen

[swtimmer]

Voor zover ik weet maakt dat voor satelliet toch niet uit? Die sturen een constante stroom data die door meerdere dragers opgevangen kunnen worden. Het maakt dan verder niet uit of de client dat 1 of 10 x per minuut doet....

[0rbit]

Het gaat natuurlijk om de batterijen van de client en daarbij is precisie wel degelijk van invloed op.

[Munters]

Sorry hoor, maar de gps ontvangers werken intern met een bepaald aantal cijfers, en voor het stroomverbruik maakt het echt niet uit hoeveel daarvan kloppen (de nauwkeurigheid).

[The Third Man]

Maar de client bepaalt de gebruikte precisie. De sattelieten bieden een maximale precisie uit maar die hoeft niet overgenomen te worden door de clients.

[Romke]

Als er net als nu met NMEA signalen 1 keer per seconde een GPRMC string iets gestuurd wordt zal dat voor die batterijen niet veel uitmaken?

[ATS]

Jawel, want je moet voor een hogere nauwkeurigheid meer berekeningen doen. Dat kost dus meer energie.

[Verwijderd]

Uhh, nee. Het lijkt mij dat de satellieten een nauwkeurigere positie (=minder afwijking tov werkelijke positie) doorgeven, niet dat de client met meer cijfers achter de komma gaat werken.

[knirfie244]

Ja, en als je in de auto zit hangt je navigatie systeem meestal wel aan de 12V. Maakt dus niet uit voor de batterijen.

Daarnaast is het maar helemaal de vraag hoe deze nauwkeurigheid behaalt wordt, als dat met een ASIC is die puur voor deze taak gemaakt is dan kan dat behoorlijk energiezuinig. (Ik neem tenminste aan dat je bedoelt dat de batterijen sneller leeg gaan door de complexere berekeningen die gedaan moeten worden, hoewel dit maar een fractie van het gebruik is).

[Reactie gewijzigd door knirfie244 op 23 juli 2024 18:06]

[Dutch_Razor]

Dat heeft potentie, een meetlat die uit 2 draadloze blokjes bestaat die de onderlinge afstand via Galileo weergeven

[GoBieN-Be]

zou je geen patent aanvragen op dit idee, lijkt me echt iets dat zeer nuttig kan zijn in de bouwsector bvb

[TWBMS]

Staat nou al in publieke domein niet?

[Bazer]

Deze ontvanger kan nu met GPS signalen al tot op 5mm nauwkeurig meten.
Kijk even op pagina 2 van deze datasheet.
Trimble 5700

[arteq]

@ Kilzone: De satelieten zenden toch ook een positie uit? Elke sateliet zendt de posities uit van alle andere satelieten. Zodat je GPS-ontvanger een almanak kan bij houden over waar de satelieten zich ongeveer moeten bevinden.
Wordt dit alleen gebruikt om een fix te krijgen, of ook voor de positiebepaling van je ontvangertje?

[Verwijderd]

Allemaal zeer mooi, maar die verhoogde nauwkeurigheid moet dan ook gebruikt kunnen worden. De huidige (D)GPS signalen laten al een grotere nauwkeurigheid toe dan die dat momenteel gebruikt worden in de traditionele navigatie-systemen, zelfs tot op mm/cm niveau.
Immers, de gebruikte kaarten ondersteunen maar een nauwkeurigheid van een paar meter ipv op cm/mm niveau. Het verschil tussen links of rechts rijden op een weg, wat toch een paar meter verschil is, zal je niet merken op dergelijke navigatiesystemen.

Die DGPS worden wel gebruikt door vb boten en vliegtuigen, maar zijn dus zeker nog geen gemeengoed.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 18:06]