Wykorzystanie systemu EGNOS w nawigacji lotniczej w aspekcie uruchomienia serwisu Safety-of-Life

Transkrypt

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 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.

3 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 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.

4 Stacje wchodzące w skład systemu EGNOS

5 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).

6 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).

7 Zakładane dokładności pozycjonowania przy wykorzystaniu serwisu SoL

8 Testy Dęblin (przed uruchomieniem Safety-of-Life) W dniu 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.

9 10:00:00 10:02:19 10:04:38 10:06:57 10:09:16 10:11:35 10:13:54 10:16:13 10:18:32 10:20:51 10:23:10 10:25:29 10:27:48 10:30:07 10:32:26 10:34:45 10:37:04 10:39:23 10:41:42 10:44:01 10:46:20 10:48:39 10:50:58 10:53:17 10:55:36 10:57:55 Dokładność pozycjonowania przy wykorzystaniu EGNOS w trybie post-processing badana dla odbiornika Thales MobileMapper (pozycje z rozwiązaniem EGNOS z ) [m] Dęblin - Thales EGNOS post-processing - lot 1 db dl dh [czas gps]

10 10:00:00 10:02:13 10:04:26 10:06:39 10:08:52 10:11:05 10:13:18 10:15:31 10:17:44 10:19:57 10:22:10 10:24:23 10:26:36 10:28:49 10:31:02 10:33:15 10:35:28 10:37:41 10:39:54 10:42:07 10:44:20 10:46:33 10:48:46 10:50:59 10:53:12 10:55:25 10:57:38 10:59:51 Dokładność pozycjonowania przy wykorzystaniu EGNOS w trybie post-processing badana dla odbiornika Topcon HiperPro (pozycje z rozwiązaniem EGNOS z ) [m] Dęblin - Topcon EGNOS post-processing - lot 1 db dl dh [czas gps]

11 10:00:00 10:02:49 10:05:02 10:07:15 10:09:28 10:11:41 10:13:54 10:16:07 10:18:20 10:20:33 10:22:46 10:24:59 10:27:12 10:29:25 10:31:38 10:33:51 10:36:04 10:38:17 10:40:30 10:42:43 10:44:56 10:47:09 10:49:22 10:51:35 10:53:48 10:56:01 10:58:14 Dokładność pozycjonowania autonomicznego w czasie rzeczywistym badana dla odbiornika Thales MobileMapper ( ) [m] Dęblin - Thales autonomous - lot 1 db dl dh [czas gps]

12 Testy Dęblin (po uruchomieniu Safety-of-Life) W dniu 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.

13 15:18:00 15:18:42 15:19:24 15:20:06 15:20:48 15:21:30 15:22:12 15:22:54 15:23:36 15:24:18 15:25:00 15:25:42 15:26:24 15:27:06 15:27:48 15:28:30 15:29:12 15:29:54 15:30:36 15:31:18 15:32:00 15:32:42 15:33:24 15:34:06 15:34:48 15:35:30 15:36:12 Dokładność pozycjonowania przy wykorzystaniu EGNOS w czasie rzeczywistym badana dla odbiornika Thales MobileMapper (pozycje z rozwiązaniem EGNOS z ) [m] Dęblin - Thales MobileMapper EGNOS real-time db dl dh [czas GPS] Niezadowalające wyniki pozycjonowania mogą być spowodowane niestabilnym działaniem systemu EGNOS Stan systemu EGNOS na podstawie stacji PERFECT w Warszawie na dzień (Vertical Position Error oraz Vertical Protection Level)

14 15:18:00 15:18:39 15:19:18 15:19:57 15:20:36 15:21:15 15:21:54 15:22:33 15:23:12 15:23:51 15:24:30 15:25:09 15:25:48 15:26:27 15:27:06 15:27:45 15:28:24 15:29:03 15:29:42 15:30:21 15:31:00 15:31:39 15:32:18 15:32:57 15:33:36 15:34:15 15:34:54 15:35:33 15:36:12 Dokładność pozycjonowania autonomicznego w czasie rzeczywistym badana dla odbiornika Thales MobileMapper ( ) [m] Dęblin - Thales MobileMapper autonomous real-time db dl dh [czas GPS]

15 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.