Galileo High Accuracy Service (HAS) für GNSS-Positionierung

Was ist der Galileo High Accuracy Service (HAS)?

Der Galileo High Accuracy Service (HAS) ist ein bahnbrechender Dienst, der die präzise Positionsbestimmung seit seinem Start am 24. Januar 2023 revolutioniert hat. Er bietet kostenlose PPP-Korrekturen (Precise Point Positioning) über das Galileo-E6-B-Signal und alternative Internetkommunikationskanäle. Mit diesem Dienst können Nutzer ihre Position bis auf den Dezimeter genau bestimmen und so neue Möglichkeiten für eine Vielzahl von Anwendungen und Technologien erschließen.

Die Hauptmerkmale des Galileo HAS sind:

• HAS-Korrekturen: Hochpräzise Korrekturen setzen sich aus Umlaufbahnen, Uhren und Signalabweichungen für jeden Satelliten zusammen. Der HAS-Komplettservice umfasst auch atmosphärische Korrekturen.
• Zugänglich: Hochpräzise Korrekturen sind über zwei Verbreitungskanäle zugänglich: E6-B Signal in Space (SiS) und eine terrestrische Verbindung, die über das Internet eine alternative Quelle zum SiS bietet.
• Mehrere Konstellationen und mehrere Frequenzen: Hochpräzise Korrekturen werden für Galileo E1/E5a/E5b/E6; E5 AltBOC und GPS L1; und L2C berechnet.
• Offenes Format: Hochpräzise Korrekturen folgen einem ähnlichen Format wie die Compact-State Space Representation (CSSR).

Galileo verfügt über Service-Levels.

Für die Bereitstellung hochpräziser PPP-Korrekturen werden zwei Servicelevel definiert:

• Service Level 1 (SL1): Mit globaler Verfügbarkeit bietet es hochpräzise Korrekturen (Orbits, Uhren) und Bias-Werte (Code und Phase) für Galileo E1/E5b/E5a/E6 und E5AltBOC sowie GPS L1/L5/L2C Signale.
• Service Level 2 (SL2): Mit einer regionalen Abdeckung über dem europäischen Abdeckungsbereich (ECA) bietet SL1-Korrekturen zuzüglich atmosphärischer (mindestens ionosphärischer) Korrekturen und potenzieller zusätzlicher Bias-Werte.

Die Zielleistungen für SL1 und SL2 bei voller Einsatzfähigkeit sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

Anwendungen von Galileo HAS in verschiedenen Branchen

Der Galileo HAS -Dienst bietet erhebliche Vorteile für Branchen, die auf hochpräzise GNSS- Lösungen angewiesen sind, darunter:

• Landwirtschaft : Verbesserte Führung und Steuerung von landwirtschaftlichen Geräten zur Steigerung der Effizienz und Senkung der Betriebskosten.
• Konstruktion : Verbesserte Präzision für Maschinensteuerungsanwendungen auf Baustellen.
• Autonome Fahrzeuge : Erhöhte Präzision für Robotik und selbstfahrende Technologie .
• Vermessung : Genauere Geodaten für Vermessung und Kartierung.

Galileo hat Zielmärkte

Überblick über die wichtigsten Anwendungen, die von Galileo HAS profitieren können.

LANDWIRTSCHAFT

• Anleitung
• VRA-Low-Anwendungen
• Positionierung von Landmaschinen
• Standortspezifische Datenanalyseanwendungen

SCHIENE

• Kältebewegungserkennung
• Kilometerzählerkalibrierung
• Türkontrollüberwachung
• Infrastrukturvermessung
• Messerhebungen
• Strukturüberwachung

Geomatik

• GIS/Kartierung
• Kataster in ländlichen Gebieten (Grundstückskonsolidierung)
• Hydrographische Vermessung
• Offshore-Exploration

Verbraucherlösungen

• LBS
• Gaming
• Gesundheit
• AR für die Freizeit
• Geomarketing und Werbung
• AR Professional
• Robotik – Hohe GNSS-Nutzung

STRASSE

• Autonomes Fahren
• Sicherheitskritische Anwendungen

LUFTFAHRT/DROHNEN

• Drohnen: Positionierungssystem (Stadt)
• Drohnen: Navigationssystem (Stadt)
• Drohnen: Geo-Erkennungssystem
• Flughafen – integrierte Oberflächenmanagementsysteme

MARITIME

• Hafenbetrieb
• Hafenbathymetrie
• Flussbettvermessung
• Küstenmeeresbodenuntersuchung
• Offshore-Versorgungsschiffe mit dynamischer Positionierung
• Autonome Oberflächenschiffe

RAUM

• Präzise Bahnbestimmung
• Einstellungsbestimmung
• Zivile Werfer

Galileo verfügt über eine Architektur auf hohem Niveau.

Die Erzeugung, Bereitstellung und Nutzung hochpräziser Korrekturen umfasst mehrere Elemente des Galileo-Systems:

• Das Modul „Hochpräziser Datengenerator“ (HADG) empfängt Daten von den Galileo-Sensorstationen (GSS) und generiert Korrekturen für Galileo und GPS. Die hochpräzisen (HA) Korrekturen werden in Echtzeit an die Galileo-Kerninfrastruktur weitergeleitet.
• Die Galileo-Kerninfrastruktur empfängt die HA-Daten und fasst die Informationen in einer einzigen Nachricht mit 448 Bit pro Sekunde und pro angeschlossenem Satelliten zusammen.
• Die Galileo-Kerninfrastruktur lädt über die Uplink-Stationen (ULS) die HA-Daten auf die Satelliten hoch.
• Galileo-Satelliten senden HA-Daten über die Galileo E6-B-Signalkomponente.
• HA-Daten werden auch über die terrestrische Verbindung bereitgestellt und sind für die Nutzer über das Internet zugänglich.
• Die Benutzerempfänger implementieren PPP-Algorithmen, um HA-Korrekturen auf die über das E1-B-Signal empfangenen Open-Service-Navigationsdaten anzuwenden.

Hohe Servicegenauigkeit im Allgemeinen

HAS Leistungspotenzial Service Level 1 (SL1) Ziel, 2023:

• 10 cm RMS (H)
• 20 cm RMS (V)
• 300 Sekunden Auflösung
• 99% Verfügbarkeit
• Globale Abdeckung

HAS Leistungspotenzial Service Level 2 (SL2) Ziel, Zukunft:

• Verbesserung auf 100 Sekunden innerhalb Europas

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Bedenken hinsichtlich des Einsatzes im Markt für Maschinensteuerungen

• 0,5 bis 2,0 cm RMS (V)
• Sichtbehinderung
• 5 Sekunden Auflösungszeit

Einige Anwendungsbeispiele:

• 10-30 cm Horizontal
• Keine vertikale Anforderung
• Offener Himmel

WIE UNTERSCHEIDEN SICH KORREKTUREN DES HIGH ACCURACY SERVICE (HAS) VON ANDEREN SATELLITENGESTÜTZTEN KORREKTUREN?

SBAS, typische Kaufkraftparität:

• Verwenden Sie 1-3 geostationäre Satelliten
• Umweltbedingte Blockaden treten auf

HAT Korrekturen:

• Übertragung auf VIELE Satelliten
• Verbessert die Empfangswahrscheinlichkeit

GNSS.STORE unterstützt hochpräzise Dienste

• GNSS.STORE-Plattformen umfassen die E6BC-Signalfähigkeit.
• Betaversion im Februar 2023 veröffentlicht
• Die vollständige Version wird im Juli 2023 mit der Firmware-Version 6.1.1 veröffentlicht.

KORREKTURSTRUKTUR

• Identische Korrekturfragmente
• Gleichzeitig von mehreren Satelliten empfangen
• Ein Fragment "gewinnt", andere sind "redundant".

Anwendungen für hochpräzise Maschinensteuerung (HAS)

Einschränkungen und Grenzen:

• Nur horizontale Positionierung
• Freie Himmelsbedingungen

Gelegenheiten:

• Asphaltverdichtung
• Bodenverdichtung
• Müllverdichtung
• Jede Anwendung, bei der die Überwachung und Protokollierung der Position innerhalb des HAS-Schwellenwerts ausreichend ist

Asphaltverdichtung

„Es dreht sich alles um Daten und deren Position auf den Karten…“

• Anzahl der Pässe
• Temperatur
• Verdichtungsdaten (Vibration)
• Verbesserte Verfügbarkeit in Stadtschluchten und schwierigen Umgebungen
• Umweltfreundlicher unterwegs – Reduzierte CO2-Emissionen durch weniger Überholvorgänge

Galileo hat Menschen in der Landwirtschaft geholfen

Der Großteil der landwirtschaftlichen Anwendungen benötigt keine vertikale Positionsgenauigkeit, sondern lediglich eine Genauigkeit von 30 cm in horizontaler Richtung (x und y). Beispiele hierfür sind die Teilbreitensteuerung beim Pflanzenschutz und die reine Mähführung. Die erforderliche Mehrfrequenzaktivierung der Empfänger verbessert die Leistung zusätzlich. Die Investition für den Landwirt ist vergleichbar mit der lebenslangen PPP-Aktivierung von Hemispheres Atlas Basic, erhöht jedoch die Anzahl der verfolgten Satelliten und damit die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit des Signals des in der Lenk- oder Steuerungsanwendung verwendeten Empfängers erheblich.

Spritzen mit Teilbreitensteuerung

• Investition für Landwirte, identisch mit dem Atlas Basic PPP-Service
• Erhöhte Anzahl an Satelliten
• Weniger Belastung für den Navigationscomputer
• Verringertes Risiko für Verstopfungen
• Verbesserte Leistung in schwieriger Umgebung

HAT VORTEILE IM BAUWESEN UND IN DER LANDWIRTSCHAFT

• Weltweite Verfügbarkeit
• Einfachheit
• Keine Funklizenz- und lokalen Frequenzanforderungen
• Keine Probleme mit Radio-/Mobilfunk-/WLAN-Abdeckung
• Weniger Verkabelung, einfache Installation
• Weniger Fehlerquellen und weniger Verstopfungen

DIE ZUKUNFT…?

Herausforderungen und Chancen für Roboter und autonomes Fahren für NRMM

• Neue Maschinenrichtlinie in 2027
• Einrichtung mit PL D oder SIL 2
• Cybersicherheit
• Mehr autonome Arbeitsabläufe werden die traditionelle Arbeitsweise ersetzen, die auf der abnehmenden Verfügbarkeit von Fachkräften beruht.

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