Analiza dokładności i dostępności serwisów systemu ASG-EUPOS w nawigacji i transporcie lotniczym

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

ASG-EUPOS wielofunkcyjny system precyzyjnego pozycjonowania i nawigacji w Polsce

Serwisy czasu rzeczywistego: NAWGEO KODGIS NAWGIS

GEOMATYKA program podstawowy. dr inż. Paweł Strzeliński Katedra Urządzania Lasu Wydział Leśny UP w Poznaniu

Precyzyjne pozycjonowanie w oparciu o GNSS

Powierzchniowe systemy GNSS

Pomiary różnicowe GNSS i serwisy czasu rzeczywistego: NAWGEO, KODGIS, NAWGIS. Artur Oruba specjalista administrator systemu ASG-EUPOS

Podstawowe pojęcia związane z pomiarami satelitarnymi w systemie ASG-EUPOS

Katedra Geodezji Satelitarnej i Nawigacji. Geodezja i geoinformatyka

Pomiary różnicowe GNSS i serwisy czasu rzeczywistego: NAWGEO, KODGIS, NAWGIS

Techniki różnicowe o podwyższonej dokładności pomiarów

Pomiary różnicowe GNSS i serwisy czasu rzeczywistego: NAWGEO, KODGIS, NAWGIS

ZAŁOŻENIA I STAN AKTUALNY REALIZACJI

System ASG-EUPOS stan dzisiejszy i perspektywy rozwoju

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH MAGISTERSKICH STUDIA STACJONARNE DRUGIEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2010/11

Typowe konfiguracje odbiorników geodezyjnych GPS. dr hab. inż. Paweł Zalewski Akademia Morska w Szczecinie

WYKORZYSTANIE SYSTEMU EGNOS NA POTRZEBY NAWIGACJI LOTNICZEJ W POLSCE WSCHODNIEJ

Wiesław Graszka naczelnik wydziału Szymon Wajda główny specjalista

TRANSCOMP XV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA STACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2011/12

ASG-EUPOS system wspomagania pomiarów satelitarnych i nawigacji

Katedra Geodezji Satelitarnej i Nawigacji

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

Wykorzystanie serwisu ASG-EUPOS do badania i modyfikacji poprawek EGNOS na obszarze Polski

Wykorzystanie systemów satelitarnych w bezpiecznej nawigacji powietrznej

ASG-EUPOS w pracach geodezyjnych i kartograficznych

Differential GPS. Zasada działania. dr inż. Stefan Jankowski

Wykorzystanie nowoczesnych technologii w zarządzaniu drogami wojewódzkimi na przykładzie systemu zarządzania opartego na technologii GPS-GPRS.

System ASG-EUPOS stan dzisiejszy i perspektywy rozwoju

Wykorzystanie systemu ASG-EUPOS do wykonania prac geodezyjnych i kartograficznych

WIELOFUNKCYJNY SYSTEM PRECYZYJNEGO POZYCJONOWANIA SATELITARNEGO ASG-EUPOS

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

Wielofunkcyjny system precyzyjnego pozycjonowania satelitarnego ASG-EUPOS

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH MAGISTERSKICH STUDIA STACJONARNE DRUGIEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2011/12

Moduły ultraszybkiego pozycjonowania GNSS

Badanie dokładności serwisów precyzyjnego pozycjonowania systemu ASG-EUPOS

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA STACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2010/11

WYZNACZANIE WYSOKOŚCI Z WYKORZYSTANIEM NIWELACJI SATELITARNEJ

Ultra szybkie pozycjonowanie GNSS z zastosowaniem systemów GPS, GALILEO, EGNOS i WAAS

Systemy przyszłościowe. Global Navigation Satellite System Globalny System Nawigacji Satelitarnej

Sieciowe Pozycjonowanie RTK używając Virtual Reference Stations (VRS)

Nowoczesne zarządzanie, kontrola i monitoring w Krakowskim Pogotowiu Ratunkowym przy wykorzystaniu satelitarnej techniki GPS

Dostępność poprawek sieciowych w pomiarach GNSS/RTN na Zatoce Gdańskiej, w kontekście określania parametrów ruchu statku

TRANSCOMP XV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

ZESZYTY NAUKOWE WYDZIAŁU ETI POLITECHNIKI GDAŃSKIEJ Nr 6 Seria: Technologie Informacyjne 2008

GPSz 2 WYKŁAD 4 OSNOWY SZCZEGÓŁOWE ZAKŁADANE TECHNOLOGIĄ GNSS ORAZ OSNOWY ZINTEGROWANE - ZASADY OGÓLNE

Serwisy postprocessingu POZGEO i POZGEO D

Budowa infrastruktury użytkowej systemu pozycjonowania satelitarnego w województwie mazowieckim

Szczegółowe omówienie wybranych zagadnień Zaleceń technicznych

Problem testowania/wzorcowania instrumentów geodezyjnych

Zastosowanie pomiarów GPS do wyznaczania deformacji terenu na obszarze Głównego i Starego Miasta Gdańska

ASG-EUPOS serwisy postprocessingu

Trójwymiarowy model ogrodów BUW i inne przykłady zastosowań nawigacji satelitarnej

WIELOFUNKCYJNY SYSTEM PRECYZYJNEGO POZYCJONOWANIA SATELITARNEGO ASG-EUPOS

Poradnik opracował zespół w składzie: Wiesław Graszka, Artur Oruba, Marcin Ryczywolski, Szymon Wajda

Procedura obliczeniowa zakładania osnowy pomiarowej dwufunkcyjnej odbiornikami AZUS Star i AZUS L1Static

Rozkład poprawek EGNOS w czasie

Pomiary GPS RTK (Real Time Kinematic)

Analiza dokładności pozycjonowania statku powietrznego na podstawie obserwacji GLONASS

Systemy pozycjonowania i nawigacji Navigation and positioning systems

GEOMATYKA program podstawowy. dr inż. Paweł Strzeliński Katedra Urządzania Lasu Wydział Leśny UP w Poznaniu

AKTUALNY STAN REALIZACJI PROJEKTU ASG+

WYTYCZNE TECHNICZNE G-1.12

Sprawa Nr: RAP Załącznik Nr 3 do SIWZ PARAMETRY TECHNICZNE PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA......

ZALECENIA TECHNICZNE

TRANSCOMP XV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

Nazwa specjalności: geodezja i nawigacja satelitarna (STDS)

Tabela 1. Udostępnianie danych obserwacyjnych GNSS ze stacji referencyjnych

Przyswojenie wiedzy na temat serwisów systemu GPS i charakterystyk z nimi związanych

Scientific Journal of Silesian University of Technology. Series Transport Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej. Seria Transport

Poprawa dokładności prowadzenia równoległego maszyn i ciągników rolniczych dzięki zastosowaniu serwisu NAWGEO VRS CMR. Agrocom Polska Jerzy Koronczok

Magdalena Oleszczuk Wielofunkcyjny system stacji referencyjnych ASG. Acta Scientifica Academiae Ostroviensis nr 30, 69-75

ASG-EUPOS Serwisy czasu rzeczywistego

POZGEO-2 - moduł ultraszybkiego pozycjonowania w ramach projektu ASG+

Geodezja i Kartografia I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

PRZEPISY PRAWNE I STANDARDY TECHNICZNE CZĘŚĆ 2 : STANDARDY TECHNICZNE

Przegląd metod zwiększania precyzji danych GPS. Mariusz Kacprzak

Wykorzystanie sieci ASG EUPOS w zadaniach związanych z realizacją systemu odniesień przestrzennych

Prezentacja najnowszych odbiorników GNSS Spectra Precision (Ashtech) i oprogramowania DigiTerra Explorer oferowanych przez firmę SmallGIS

SYSTEMY INFORMACJI PRZESTRZENNEJ

Pomiary statyczne GNSS i serwisy postprocessingu: POZGEO, POZGEO D i POZGEO DF

Polska Kosmiczna Satelitarne Pozycjonowanie Precyzyjna Nawigacja - Mobilny Monitoring

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH MAGISTERSKICH STUDIA STACJONARNE DRUGIEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2012/2013

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA STACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2010/2011

Janusz Śledziński. Technologie pomiarów GPS

Wielofunkcyjny system precyzyjnego pozycjonowania satelitarnego ASG-EUPOS

PROBLEMATYKA POZYSKIWANIA GEODANYCH NA POTRZEBY OPRACOWANIA PROCEDUR LOTU DLA NAWIGACJI OBSZAROWEJ (RNAV) W POLSCE

Działania PAśP w obszarze wdroŝenia nawigacji GNSS w lotnictwie cywilnym

Zamieszczanie ogłoszenia: obowiązkowe. Ogłoszenie dotyczy: zamówienia publicznego. SEKCJA I: ZAMAWIAJĄCY

CZY TWÓJ GPS JEST LEGALNY Z AKTAMI PRAWNYMI ORAZ WYMOGAMI GUGIK? PORADNIK APOGEO

Pomiary statyczne GNSS i serwisy postprocessingu: POZGEO, POZGEO D i POZGEO DF

GNSS ROZWÓJ SATELITARNYCH METOD OBSERWACJI W GEODEZJI

SERWIS INTERAKTYWNEGO MONITOROWANIA WSPÓŁRZĘDNYCH STACJI SIECI ASG-EUPOS

ASG-EUPOS W TERENACH PRZYGRANICZNYCH 1

GNSS niezbędnym etapem implementacji LUN (1)

Wykorzystanie programu GAPS do pozycjonowania kinematycznego

Transkrypt:

CIEĆKO Adam 1,2 GRUNWALD Grzegorz 2 KAŹMIERCZAK Rafał 2 GRZEGORZEWSKI Marek 1 ĆWIKLAK Janusz 1 OSZCZAK Stanisław 1 BAKUŁA Mieczysław 1,2 Analiza dokładności i dostępności serwisów systemu ASG-EUPOS w nawigacji i transporcie lotniczym WSTĘP Wykorzystanie satelitarnych systemów nawigacyjnych w transporcie lotniczym, w Polsce i na świecie w ostatnich latach, wyraźnie wzrasta. Przyczynia się do tego głównie rozwój systemów wspomagających systemy GPS i GLONASS, typu SBAS (Satellite Based Augumentation System), np. EGNOS, WAAS oraz systemy typu GBAS (Ground Based Augumentation System). Systemy wspomagające, nie tylko poprawiają dokładność pozycjonowania, ale także zapewniają odpowiedni poziom wiarygodności pozycjonowania, co jest szczególnie istotne w lotnictwie. W Polsce w dniu 4 kwietnia 2013 roku, po uzyskaniu stosownych zgód Urzędu Lotnictwa Cywilnego, zostały wdrożone nowe instrumentalne procedury podejścia do lądowania oparte o nawigację satelitarną, dotyczące dziesięciu lotnisk kontrolowanych. Publikacja dwudziestu jeden procedur NPA RNAV GNSS to pierwszy etap projektu, który docelowo ma objąć wszystkie lotniska kontrolowane na wszystkich kierunkach dróg startowych, także tych obecnie nieoprzyrządowanych. [10] Tak, więc wykorzystanie systemów GNSS w Polsce jest oficjalnie rozpoczęte i należy się spodziewać szybkiej popularyzacji tych nowoczesnych metod w lotnictwie. W niniejszym artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczących pozycjonowania samolotu z wykorzystaniem systemów satelitarnych. Badania przeprowadzono podczas lotu testowego, który wykonano w czerwcu 2013 roku na lotnisku w Dęblinie. Skupiono się głównie na możliwości zastosowania, w transporcie lotniczym w Polsce, systemu typu GBAS, jakim jest system ASG- EUPOS, określono także dokładności pozycjonowania metodami autonomiczną oraz EGNOS. Należy nadmienić, że obecnie system EGNOS może nie spełniać gwarantowanych parametrów w części wschodniej kraju, na wschód od Wisły, dlatego też na tym obszarze system ASG-EUPOS może być szczególnie przydatny. 1. SYSTEM ASG-EUPOS ASG-EUPOS jest nowoczesnym, wielofunkcyjnym systemem pozycjonowania i nawigacji zbudowanym przez Główny Urząd Geodezji i Kartografii przy współfinansowaniu ze środków unijnych. ASG-EUPOS jest systemem referencyjnym opartym o sieć naziemnych stacji odbierających sygnały satelitów GNSS. Segment odbiorczy ASG-EUPOS składa się obecnie (luty 2014) z naziemnych stacji referencyjnych: 101 krajowych i 23 zagranicznych, projektu EUPOS. System rozpoczął oficjalnie pracę w dniu 2 czerwca 2008 i od tej pory przeszedł już proces modernizacji, dzięki czemu jest jeszcze bardziej dostępny i przyjazny użytkownikowi. [1,2,4] 1.1. Stacje referencyjne Jednym z trzech głównych segmentów systemu ASG-EUPOS jest segment odbiorczy. Jego rolą jest zbieranie danych obserwacyjnych do satelitów GNSS i przekazywanie ich w czasie rzeczywistym 1 Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych w Dęblinie, Wydział Lotnictwa, ul. Dywizjonu 303 nr 35, 08-521 Dęblin, tel. +48 605-850-697, fax. +48 81 551-74-17, a.ciecko@kgsin.pl 2 Uniwersytet Warmińsko Mazurski w Olsztynie, Wydział Geodezji i Gospodarki Przestrzennej, ul. Prawocheńskiego 15, 10-720 Olsztyn, tel. +48 89 523-45-54, fax. +48 89 523-47-23, a.ciecko@uwm.edu.pl 1091

do Centrum Obliczeniowego. Składa się on z równomiernie rozłożonych na obszarze Polski i państw sąsiadujących stacji referencyjnych GNSS. Zgodnie ze Standardem Technicznym EUPOS przy budowie segmentu odbiorczego przyjęto następujące założenia: średnia odległość pomiędzy stacjami wynosi 70km, do sieci stacji referencyjnych włączone zostały istniejące stacje EPN i IGS, współrzędne stacji wyznaczone zostaną w systemie ETRS89 oraz układach państwowych, w stacjach referencyjnych wykorzystano jedynie precyzyjne dwuczęstotliwościowe odbiorniki GNSS, miejsca zainstalowania stacji referencyjnych wybrano tak, aby zapewnić dogodne warunki obserwacji satelitów GNSS. Krajowe stacje referencyjne (Rys.1) w większości zlokalizowane są na budynkach administracji publicznej szczebla wojewódzkiego i powiatowego, placówkach badawczych i budynkach oświaty. Rys. 1. Stacje referencyjne systemu ASG-EUPOS [9] 1.2. Centrum Zarządzające Główną funkcją Centrum Zarządzającego jest wyliczenie i udostępnianie danych dla poszczególnych serwisów świadczonych przez system ASG-EUPOS. Stacje referencyjne wysyłają w sposób ciągły swoje obserwacje GNSS prosto do Centrum Zarządzającego za pomocą łącz teleinformatycznych. Na podstawie tych obserwacji wyliczane są poprawki RTK/DGNSS, które następnie zostają udostępnione dla użytkowników systemu. Cały proces obliczeń i dostarczenia poprawek odbywa się automatycznie. W tym przypadku pracownicy Centrum Zarządzania są odpowiedzialni za ciągłość obserwacji satelitarnych oraz wykonywanie testów poprawności działania całego systemu. 1.3. Użytkownicy Prócz stacji referencyjnych i centrum obliczeniowego w skład struktury systemu ASG-EUPOS wpisują się także użytkownicy. Użytkownicy systemu mają możliwość wyboru sprzętu pomiarowego z szerokiego wachlarza urządzeń dostępnych na rynku. Poszczególne serwisy świadczone przez system ASG-EUPOS mogą być wykorzystane zarówno przez jedno, jak i dwuczęstotliwościowe odbiorniki GNSS wyposażone w moduł komunikacyjny. Ogólną strukturę systemu ASG-EUPOS przedstawiono na rysunku 2. 1092

Rys. 2. Budowa systemu ASG-EUPOS [9] 1.4. Serwisy czasu rzeczywistego Serwisy czasu rzeczywistego opierają się na zasadzie pomiarów różnicowych DGNSS (ang. Differential GNSS) oraz RTK (ang. Real-Time Kinematic) wykonywanych w oparciu o stacje referencyjne. Odbiorniki wykonujące pomiary w terenie komunikują się z Centrum Obliczeniowym, w celu uzyskania korekt obserwacyjnych do pomiarów GNSS. Cały proces wymiany danych odbywa się w czasie rzeczywistym poprzez wykorzystanie połączenia internetowego GSM/GPRS, w związku, z czym użytkownik otrzymuje wyniki bezpośrednio w terenie. W zależności od metody pomiarów (DGPS/RTK) oraz rodzaju sprzętu pomiarowego (L1 lub L1/L2) dokładności uzyskiwane w pomiarach wahają się od 3 m do 3 cm. Serwisy NAWGIS i KODGIS znajdują zastosowanie głównie w pomiarach GIS oraz nawigacji, także lotniczej. Do wygenerowania strumienia poprawek w oparciu o dane z grupy stacji ASG-EUPOS, system obliczeniowy musi mieć informację o przybliżonej pozycji użytkownika, przesyłanej w depeszy NMEA GGA. W odpowiedzi na przybliżoną pozycję użytkownika, moduł obliczeniowy systemu ASG-EUPOS generuje strumień poprawek sieciowych w wybranym formacie i przesyła go protokołem NTRIP w formacie RTCM lub CMR. [3] Po zalogowaniu się na serwerze systemu (system.asgeupos.pl) użytkownik wybiera odpowiadający mu strumień danych korekcyjnych. Tabela 1 przedstawia dostępne serwisy systemu ASG-EUPOS, ich dokładności i wymagania sprzętowe. Tab. 1. Serwisy systemu ASG-EUPOS [9] Rodzaj Serwisy czasu rzeczywistego Nazwa NAWGEO KODGIS NAWGIS Metoda pomiaru kinematyczna (RTK) kinematyczna (DGPS) Transmisja danych Internet, GSM (GPRS) Zakładana dokładność do 0,03 m (poz.) do 0,05 m (pion.) do 0,25 m do 3 m Minimalne wymagania sprzętowe Odbiornik L1/L2 RTK, moduł komunikacyjny Odbiornik L1 DGPS, moduł komunikacyjny Serwisy postprocessingu POZGEO POZGEO D statyczna statyczna, kinematyczna Internet Zależna od warunków pomiarowych (0,01-0,10 m) Odbiornik L1 1093

2. PRAKTYCZNE TESTY POZYCJONOWANIA METODAMI GNSS W dniu 20 czerwca 2013r. w Dęblinie przeprowadzono badania polegające na pomiarze położenia statku powietrznego w czasie jego lotu. Głównym celem badań było wyznaczenie dostępności, ciągłości i dokładności pozycjonowania DGPS statku powietrznego z wykorzystaniem serwisu KODGIS systemu ASG-EUPOS. Dodatkowo wyznaczono także dokładność pozycjonowania autonomicznego GPS oraz pozycjonowania EGNOS. Badania wykonano w ramach realizacji projektu europejskiego, 7 Programu Ramowego EEGS2 (EGNOS Extension to Eastern Europe), którego wykonawcami ze strony polskiej były: Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie, Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych w Dęblinie oraz Uniwersytet Warmińsko Mazurski w Olsztynie (http://www.eegs2-project.eu/). Do pomiarów wykorzystano aeroklubowy samolot Cessna 172N Skyhawk o numerach bocznych SP-ENS (Rys. 3). Samolot Cessna 172 Skyhawk to czteromiejscowy, jednosilnikowy, statek powietrzny wyprodukowany przez Cessna Aircraft Company. Pierwsza Cessna 172 została wyprodukowana w 1955 roku i do dnia dzisiejszego model ten jest nadal w produkcji. Cessna 172 jest najbardziej udanym w historii modelem samolotu lekkiej konstrukcji, masowo produkowanym. Do dziś powstało ponad 43000 egzemplarzy tego modelu. Rys. 3. Samolot Cessna 172N Skyhawk wykorzystany w badaniach Lot testowy przeprowadzono 20 czerwca 2013, we wczesnych godzinach porannych (04:16:00 05:22:00, czas GPS). Podczas lotu wykonano cztery podejścia do lądowania od strony wschodniej, wzdłuż 3 stopniowej ścieżki zniżania. Wysokość lotu nie przekroczyła 700m. Zarejestrowaną trójwymiarową trajektorię samolotu podczas lotu testowego przedstawiono na rysunku 4. Do badań wykorzystano różnej klasy odbiorniki GNSS. 2.1. Wyznaczenie trajektorii odniesienia W celu zarejestrowania trajektorii odniesienia, na pokładzie samolotu, zainstalowano profesjonalny, dwuczęstotliwościowy odbiornik GPS/GLONASS - Septentrio AsteRx2i HDC (Rys. 5). Odbiornik ten oprócz pozycjonowania GNSS jest wyposażony w jednostkę IMU (Inertial Measurement Unit), która w niniejszych badaniach nie została wykorzystana. W celu wyznaczenia dokładnej pozycji odniesienia wykorzystano 3 naziemne stacje referencyjne 1 fizyczną na lotnisku w Dęblinie, wyposażoną w odbiornik Topcon HiPerPro oraz 2 wirtualne stacje wygenerowane w systemie ASG-EUPOS. Stacje były rozmieszczone równomiernie wzdłuż trajektorii lotu. 1094

Rys. 4. Trajektoria lotu testowego (Google Earth) Rys. 5. Aparatura badawcza GNSS wykorzystana podczas badań. Odbiorniki Tales Mobile Mapper oraz moduł IGTS-R (z lewej) oraz Septentrio AsteRx2i HDC (z prawej) Po zarejestrowaniu surowych danych pomiarowych przystąpiono do szczegółowego opracowania zarejestrowanego materiału badawczego. Pierwszym etapem obliczeń, w celu określenia dokładności wyznaczenia pozycji statku powietrznego za pomocą różnych technik GNSS, było wyznaczenie dokładnej i wiarygodnej pozycji odniesienia ( prawdziwej ) samolotu. Pozycję taką dla każdej sekundy lotu wyliczono, jako średnią arytmetyczną z trzech niezależnych wyznaczeń OTF (On-the- Fly) w trybie post-processing. [7,8] W tym celu wykorzystano dane zarejestrowane przez odbiornik geodezyjny Septentrio oraz naziemne stacje referencyjne, które rejestrowały surowe pomiary satelitarne z interwałem 1 sekundy. Trzy niezależne pozycje OTF umożliwiły wyznaczenie błędu średniego uśrednionej pozycji dla każdej sekundy lotu. Błędy średnie policzono oddzielnie dla każdej współrzędnej B, L, h (wys. elipsoidalna) przy użyciu następujących wzorów [6]: m B ( B n śr 1 B ) i 2 m L ( L n śr 1 L ) i 2 2 ( hśr hi ) m (1) h n 1 1095

Średnie błędy współrzędnych B, L, h dla trajektorii odniesienia samolotu wyniosły średnio 1-2 centymetry w poziomie oraz 3-6 cm w pionie. Uzyskane błędy na każdą sekundę lotu prezentuje rysunek 6. Wyznaczona z tak wysoką dokładnością trajektoria odniesienia posłużyła do dalszych porównań i analiz. Rys. 6. Dokładność trajektorii odniesienia na każdą sekundę lotu 2.2. Analiza dokładności pozycjonowania autonomicznego, EGNOS i ASG-EUPOS Na pokładzie samolotu, oprócz profesjonalnego odbiornika Spetentrio, zainstalowano także 4 odbiorniki nawigacyjne, jednoczęstotliwościowe typu Thales Mobile Mapper (Rys. 7). Konfiguracja każdego z odbiorników była inna, tzn. każdy wyznaczał pozycję w czasie rzeczywistym, korzystając z różnych trybów pracy. Jeden z odbiorników pracował w trybie autonomicznym, wykorzystując do pozycjonowania wyłącznie sygnały systemu GPS. Dwa z odbiorników pracowały w trybie EGNOS, a ostatni został skonfigurowany do pracy z serwisem KODGIS systemu ASG-EUPOS. Jak wspomniano w rozdziale 1.4, do pozycjonowania z wykorzystaniem serwisu KODGIS niezbędne jest łącze transmisyjne, dzięki któremu odbiornik na bieżąco otrzymuje poprawki DGPS. W systemie ASG-EUPOS wykorzystuje się połączenie internetowe GSM/GPRS, w celu zapewnienia łączności GSM/GPRS w badaniach wykorzystano moduł IGTS-R (Rys. 5), który jest dedykowanym urządzeniem do zapewnienia serwisów ASG-EUPOS odbiornikom GNSS. Moduł ten charakteryzuje się dość dobrą czułością na sygnał GSM oraz dużą żywotnością baterii, pozwalającą na całodzienną pracę z urządzeniem. Należy pamiętać, że jakość łącza transmisyjnego jest parametrem decydującym o dostępności i ciągłości pozycjonowania DGPS. Rys. 7. Dokładność pozycjonowania autonomicznego L1 1096

04:17:15 04:20:35 04:23:55 04:27:15 04:30:35 04:33:55 04:37:15 04:40:35 04:43:55 04:47:15 04:50:35 04:53:55 04:57:15 05:00:35 05:03:55 05:07:15 05:10:35 05:13:55 05:17:15 05:20:35 wysokość elipsoidalna [m] Pierwszym analizom poddano pozycjonowanie autonomiczne GPS, porównano centymetrowej dokładności trajektorię odniesienia z trajektorią zarejestrowana przez Thales Mobile Mapper. Wynik tej analizy przedstawiono na rysunku 7. Jak widać dostępność serwisu była na poziomie 100%, natomiast dokładność horyzontalna oraz wertykalna była na podobnym poziomie i wynosiła od kilu do 10-12 metrów. Uzyskana dokładność jest zgodna z dokładnością deklarowaną przez Departament Obrony USA w dokumencie Standard Positioning Service Performance Standard z 2008 roku. [5] Kolejno analizowano pozycjonowanie EGNOS. W tym wypadku również uzyskano 100% dostępność pozycjonowania EGNOS oraz wyraźnie lepszą charakterystykę dokładnościową trajektorii samolotu, pomimo tego, że lot odbył się praktycznie na granicy zasięgu systemu EGNOS. Błędy horyzontalne nie przekraczały 6-7 metrów, natomiast błąd wertykalny osiągnął w początkowej fazie lotu wartośc prawie 15 metrów. Szczegółową charakterystykę dokładnościową pozycjonowania EGNOS przedstawiono na rysunku 8. Rys. 8. Dokładność pozycjonowania EGNOS Analizy pozycjonowania z wykorzystaniem serwisu KODGIS systemu ASG-EUPOS rozpoczęto od szczegółowej analizy dostępności. Niestety okazało się, że poprawki DGPS nie były dostępne podczas całego lotu, a dostępność serwisu wyniosła ok. 60%. Na rysunkach 9a i 9b widać, że przerwy w dostarczaniu poprawek DGPS mają miejsce najczęściej, kiedy samolot jest na wysokości ok. 500 m i powyżej. Zdarzyły się także dwie krótkie przerwy, gdy samolot był raczej nisko w rejonie lotniska, przerwy te mogły być spowodowane zakłóceniami sygnału GPRS wywołanymi pracującymi klasycznymi systemami nawigacyjnymi na lotnisku w Dęblinie. W końcowej fazie lotu, po trzecim podejściu do lądowania, nastąpiła przerwa w dostarczaniu poprawek DGPS na wysokości ok. 500m i do końca lotu, pomimo teoretycznej dostępności sygnału GPRS, nie udało się nawiązać łączności z systemem ASG-EUPOS. 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Dostępność pozycjonowania ASG-EUPOS Autonomiczna DGPS Czas GPS Rys. 9a. Dostępność pozycjonowania ASG-EUPOS w przekroju pionowym 1097

04:17:15 04:19:45 04:22:15 04:24:45 04:27:15 04:29:45 04:32:15 04:34:45 04:37:15 04:39:45 04:42:15 04:44:45 04:47:15 04:49:45 04:52:15 04:54:45 04:57:15 04:59:45 05:02:15 05:04:45 05:07:15 05:09:45 05:12:15 05:14:45 05:17:15 05:19:45 [m] Rys. 9b. Dostępność pozycjonowania ASG-EUPOS w przekroju poziomym Dokładność pozycjonowania metodą DGPS w czasie rzeczywistym, przy użyciu odbiornika Thales Mobile Mapper jest bardzo dobra, szczególnie dla pozycji poziomej, dla której wynosi 1-2 metra. Nieco gorzej wypadła dokładność pionowa, która jest na poziomie 2-8 metrów, czyli znacznie lepiej niż dla pozycjonowania autonomicznego oraz EGNOS. Szczegółowe wyniki pozycjonowania ASG-EUPOS zaprezentowano na rysunku 10. 10 Dokładność i dostępność pozycjonowania ASG-EUPOS 8 6 4 2 0-2 -4 db dl dh DGPS Autonomiczna -6 Czas GPS Rys. 10. Dokładność oraz dostępność pozycjonowania DGPS (serwis KODGIS) Podsumowując przeprowadzone porównania dokładnościowe różnych metod pozycjonowania GNSS, sporządzono rysunek 11, na którym zobrazowano przecięte błędy wyznaczenia pozycji statku powietrznego podczas lotu eksperymentalnego metodami autonomiczną, EGNOS oraz DGPS (ASG- EUPOS). Z rysunku jasno wynika, że system ASG-EUPOS znacznie poprawia dokładność pozycjonowania GNSS. Problemem pozostaje zasięg systemu GSM, który jest ograniczony dla zastosowań lotniczych dla wysokości powyżej 500-600 metrów. Rozwiązaniem tego problemu mogłoby być stworzenie stacji retransmiterów, które poprawki generowane przez system ASG- EUPOS mogłyby transmitować drogą radiową, np. VHF, dedykowaną zastosowaniom lotniczym. 1098

[m] 9 8 7 6 5 4 3 Autonomiczna EGNOS DGPS 2 1 0 db dl dh Rys. 11. Przeciętne błędy pozycjonowania różnymi metodami GNSS WNIOSKI Przeprowadzone badania lotnicze pozwoliły na ocenę aktualnej (2013) dokładności pozycjonowania GNSS różnymi metodami, tj. autonomiczną, EGNOS oraz DGPS (serwis KODGIS systemu ASG-EUPOS). Ze względu na częste modyfikacje oraz zmiany algorytmów zarówno w samym systemie GPS, a w szczególności w systemach EGNOS i ASG-EUPOS, podobne badania dobrze jest przeprowadzać cyklicznie. Uzyskane rezultaty są zadowalające, jeśli chodzi o dokładność. Przeciętne błędy horyzontalne dla wszystkich analizowanych metod nie przekroczyły 5 metrów, a dla metody DGPS były na poziomie jednego metra. Są to wartości, które dla nawigacji lotniczej są wystarczające. Dla wysokości, która jest kluczowa dla operacji lotniczych największy przeciętny błąd, rzędu 8 metrów, uzyskano dla pozycjonowania EGNOS. Wartość ta może świadczyć o tym, że system EGNOS jest ciągle nie w pełni dostępny w Polsce wschodniej. Najmniejszy błąd wertykalny, uzyskano ponownie dla pozycjonowania DGPS (ASG-EUPOS). System ASG-EUPOS byłby najwyżej ocenionym system wśród analizowanych rozwiązań, gdyby nie parametr dostępności i ciągłości pozycjonowania, który niestety osiągnął niską wartość. Należy pamiętać, że nawigacyjne wykorzystanie systemu ASG-EUPOS nie zależy od odległości od fizycznej stacji GNSS, lecz jest zależne od zasięgu sygnału GSM/GPRS, który nie jest dedykowany lotnictwu. Rozwiązaniem tego problemu mogłoby być stworzenie stacji retransmiterów, które poprawki generowane przez system ASG-EUPOS mogłyby transmitować tradycyjna drogą radiową, np. VHF, lub wykorzystać cyfrową łączność radiową typu DMR. Projekt budowy takiego systemu został złożony przez autorów niniejszego opracowania do Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki pozycjonowania statku powietrznego z wykorzystaniem satelitarnych systemów nawigacyjnych GNSS. Dane do analiz zebrano w trakcie lotu eksperymentalnego, który wykonano w czerwcu 2013 roku na lotnisku wojskowym w Dęblinie. W badaniach wykorzystano zarówno profesjonalne odbiorniki dwuczęstotliwościowe, typu Topcon i Septentrio, jak również odbiorniki nawigacyjne jednoczęstotliwościowe, typu Thales, które skonfigurowano w różnych trybach pracy. Skupiono się głównie na możliwości zastosowania, w transporcie lotniczym w Polsce, systemu typu GBAS, jakim jest system ASG- EUPOS, dodatkowo określono także dokładności pozycjonowania metodami autonomiczną oraz EGNOS. Wyniki porównań zaprezentowano graficznie, na wykresach. Uzyskane parametry dokładnościowe są zadowalające, dla większości operacji lotniczych, dla wszystkich analizowanych metod. Niestety parametr dostępności i ciągłości pozycjonowania osiągnął niską wartość dla systemu DGPS wykorzystującego poprawki ASG-EUPOS. Analysis of the accuracy and availability of ASG-EUPOS services in air navigation and transport Abstract The article presents the results of positioning of the aircraft using GNSS satellite navigation systems. 1099

The data for analysis were collected during the flight experiment which was performed in June 2013 at the military airport in Deblin. In this study both professional dual frequency receivers - Topcon and Septentrio, as well as navigation receivers Thales, were used. The focus of the analyses was mainly on the possibility of using, for air transport in Poland, GBAS system - ASG-EUPOS. Besides that, analyses concerning determination of positioning accuracy of standalone and EGNOS methods were done. The results of comparisons are presented graphically on the charts. The resulting accuracy parameters are satisfactory for the majority of flight operations for all analyzed methods. Unfortunately, the availability and continuity parameter of positioning has reached a low value for DGPS corrections using ASG- EUPOS. BIBLIOGRAFIA 1. Bosy J., Oruba A., Graszka W., ASG-EUPOS i podstawowa osnowa geodezyjna w Polsce, Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej, Vol. LIX No. 2, Warszawa 2010, pp. 7-15. 2. Bosy J., Graszka W., Leończyk M., Aktywna Sieć Geodezyjna Eupos jako element składowy państwowego systemu odniesień przestrzennych, Warszawa, Główny Urząd Geodezji i Kartografii, 2008. 3. Engfeldt A., Network RTK in Northern and Central Europe, Lantmäteriet, Utgava 2005. 4. Fellner A., Zając J., Banaszek K., Współpraca na niwie lotniczej systemów EUPOS i GNSS/EUPOS na przykładzie stacji RTK DGPS w Państwowej Wyższej Szkole Zawodowej w Chełmie, Journal of Aeronauticca Integra, 2007. 5. Global Positioning System Standard Positioning Service Performance Standard, Department of Defence USA, 2008. 6. Grunwald G., Ciećko A., Oszczak S., Wykorzystanie serwisów systemu ASG-EUPOS do wyznaczenia trajektorii lotu samolotu Logistyka 2010 Czasopismo dla profesjonalistów, Nr 6/2010, CD ROM paper, pp. 1039-1048. 7. Jin X., Algorithm for carrier-adjusted DGPS positioning and some numerical results, Springer- Verlag, Berlin, Niemcy, 1997. 8. Specht C., System GPS, Bernardinum, Pelplin, 2007. 9. http://www.asgeupos.pl/ 10. http://www.pata.pl/ 1100