GNSS-posisjonering av kjøretøy i fart Kenneth Bahr, GNSS Utvikling, Geodesidivisjonen, Kartverket
Forprosjekt «GNSS-posisjonering av kjøretøy i fart» Felles målsetninger med forprosjektet: - Forstå framtidige nøyaktighets- og integritetsbehov for automatiserte kjøretøy - Gjennom testaktiviteter etablere faktagrunnlag for innsikt i kapasiteten til GNSS for navigasjonsbehov, og hvordan teknologien evt. må tilpasses i tjenester og samvirke med andre sensorer for best anvendelse i Norge Leveranse: - Kunnskapsutvikling og dokumenterte testresultater - Langsiktig plan og anbefaling om eventuelt hovedprosjekt og andre relevante prosjekter
Automatiserte kjøretøy https://www.novatel.com/industries/autonomous-vehicles/#technology
Kvalitetsparametere for GNSS og navigasjonssystemer Nøyaktighet: Hvor godt stemmer den beregnede posisjon i forhold til den sanne posisjon? Integritet: Hvor mye kan du stole på at den posisjonen du beregner er korrekt? Kontinuitet: Hvilken evne har systemet til å fungere uten avbrudd i tjenesten? Dekning: I hvilket område kan systemet levere nødvendig nøyaktighet? Kapasitet: Hvor mange kan bruke systemet samtidig? Tilgjengelighet: Hvor stor del av tiden kan GNSS-løsningen gi deg nødvendig nøyaktighet, integritet og/eller kontinuitet?
Nye konstellasjoner, satellitter og signaler GSA GNSS user tech report 2018
Hønefoss 18.11.2018 Synlige satellitter www.gnssplanning.com
Hønefoss 18.11.2018 Løste satellitter i CPOS-nettverksprosessor for HFS4
Enkeltpunktbestemmelse (ukorrigert) Kodemåling Hofmann-Wellenhof, B., Lichtenegger, H., Wasle, E., 2008. GNSS Global Navigation Satellite Systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more.
Differensiell kodemåling - DGNSS DPOS Kodemåling Hofmann-Wellenhof, B., Lichtenegger, H., Wasle, E., 2008. GNSS Global Navigation Satellite Systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more.
Satellite-based augmentation system SBAS The European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS) SBAS/EGNOS Satellite Clock Kodemåling Satellite Orbit Ionosphere Integrity Hofmann-Wellenhof, B., Lichtenegger, H., Wasle, E., 2008. GNSS Global Navigation Satellite Systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more.
Relativ fasemåling med (nettverks-)rtk CPOS Fasemåling Hofmann-Wellenhof, B., Lichtenegger, H., Wasle, E., 2008. GNSS Global Navigation Satellite Systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more.
Presis enkeltpunktbestemmelse (Precise point positioning) - PPP PPP Satellite Biases Fasemåling Satellite Clock Satellite Orbit (Atmosphere) Hofmann-Wellenhof, B., Lichtenegger, H., Wasle, E., 2008. GNSS Global Navigation Satellite Systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more.
Oppsummering GNSS-teknikker Avstandsbestemmelse Nøyaktighetsnivå (1 sigma) Ukorrigert DGNSS SBAS (Nettverks-)RTK PPP(-RTK) Kode Kode Kode Fase Fase ~ meter ~ desimeter ~ desimeter ~ centimeter ~ centimeter «Time to fix» Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Minutter (sekunder) Referanseramme Global (ETRF/ ITRF2000) Regional (EUREF89) Global (WGS84) Regional (EUREF89) Global (ITRF2014)
Testoppsett GNSS GNSSantenne SBAS/PPP Antennesplitter og -forsterker GNSS-mottaker 1 Ukorrigert (GPS+GLO+GAL+BDS) GNSS-mottaker 2 SBAS EGNOS (GPS) GNSS-mottaker 3 DGNSS DPOS (GPS+GLO) GNSS-mottaker 4 DGNSS DPOS (GPS+GLO+GAL+BDS) GNSS-mottaker 5 NRTK CPOS (GPS+GLO) GNSS-mottaker 6 NRTK CPOS (GPS+GLO+GAL+BDS) GNSS-mottaker 7 PPP Kommersiell tjeneste (GPS+GLO+GAL+BDS) Internett
Antennesplitter og -forsterker Switch 4G-router Trimble NetR9 UPS
Trimble Zephyr Geodetic 2 360-kamera
Video
Nettverks-RTK CPOS GPS+GLO+GAL+BDS
Nettverks-RTK CPOS GPS+GLO+GAL+BDS Nettverks-RTK CPOS GPS+GLO
Nettverks-RTK CPOS GPS+GLO+GAL+BDS Nettverks-RTK DPOS GPS+GLO
Nettverks-RTK CPOS GPS+GLO+GAL+BDS PPP GPS+GLO+ GAL+BDS
Nettverks-RTK CPOS GPS+GLO+GAL+BDS SBAS EGNOS GPS
Nettverks-RTK CPOS GPS+GLO+GAL+BDS Ukorrigert GPS+GLO+ GAL+BDS
Nettverks-RTK CPOS GPS+GLO+GAL+BDS
Nettverks-RTK CPOS GPS+GLO+GAL+BDS
Nettverks-RTK CPOS GPS+GLO+GAL+BDS
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9 1,95 2 Mer Frekvens [antall epoker] Ukorrigert (GPS+GLO+GAL+BDS) 2000 1800 1600 Løsning Antall epoker Ukorrigert 2805 Ingen posisjon 194 Sum 2999 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Estimert horisontal nøyaktighet [m]
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9 1,95 2 Mer Frekvens [antall epoker] SBAS (GPS) 2000 1800 1600 1400 Løsning Antall epoker SBAS 2062 Ukorrigert 744 Ingen posisjon 193 Sum 2999 1200 1000 800 600 400 200 0 Estimert horisontal nøyaktighet [m]
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9 1,95 2 Mer Frekvens [antall epoker] DPOS (GPS+GLO) 2000 1800 1600 1400 Løsning Antall epoker DGNSS 2737 Ukorrigert 66 Ingen posisjon 196 Sum 2999 1200 1000 800 600 400 200 0 Estimert horisontal nøyaktighet [m]
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9 1,95 2 Mer Frekvens [antall epoker] DPOS (GPS+GLO+GAL+BDS) 2000 1800 1600 1400 Løsning Antall epoker DGNSS 2745 Ukorrigert 58 Ingen posisjon 196 Sum 2999 1200 1000 800 600 400 200 0 Estimert horisontal nøyaktighet [m]
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9 1,95 2 Mer Frekvens [antall epoker] PPP (GPS+GLO+GAL+BDS) 2000 1800 1600 1400 1200 Løsning Antall epoker PPP fixed/float 2189 Korrigert kodeløsning (filtrert) 611 Ukorrigert 6 Ingen posisjon 193 Sum 2999 1000 800 600 400 200 0 Estimert horisontal nøyaktighet [m]
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 Mer Frekvens [antall epoker] CPOS (GPS+GLO) 2000 1800 1600 1400 Løsning Antall epoker RTK Fixed 1727 RTK Float 372 DGNSS 642 Ukorrigert 59 Ingen posisjon 199 Sum 2999 1200 1000 800 600 400 200 0 Estimert horisontal nøyaktighet [m]
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9 1,95 2 Mer Frekvens [antall epoker] CPOS (GPS+GLO+GAL+BDS) 2000 1800 1600 1400 Løsning Antall epoker RTK Fixed 1920 RTK Float 177 DGNSS 650 Ukorrigert 59 Ingen posisjon 193 Sum 2999 1200 1000 800 600 400 200 0 Estimert horisontal nøyaktighet [m]
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9 1,95 2 Mer Estimert horisontal nøyaktighet, kumulativ fordeling 100% 90% 80% 70% CPOS #4 60% 50% CPOS #2 40% 30% PPP DPOS #2 SBAS DPOS #4 Ukorrigert 20% 10% 0% Estimert horisontal nøyaktighet [m] CPOS_GPS+GLO+Gal+BDS CPOS_GPS+GLO PPP_GPS+GLO+Gal+BDS DPOS_GPS+GLO SBAS_GPS DPOS_GPS+GLO+Gal+BDS Ukorrigert_GPS+GLO+Gal+BDS
Noen presiseringer Dette er noen foreløpige resultater fra siste testrunde. Mer analyse nødvendig Vi ser her kun på estimert nøyaktighet, levert fra GNSS-mottaker, og ikke nøyaktighet i forhold til en etablert fasit. Hovedprosjekt Vi har brukt et testoppsett med «state of the art» GNSS-antenne og - referansemottakere. Kommer bilindustrien til å implementere utstyr i denne prisklassen? Vi har foreløpig ikke tatt hensyn til forskjeller i referanserammer
Noen spørsmål Hvordan vil ITS og bilindustrien forholde seg til ulike referanserammer? Hva er nødvendig tetthet mellom GNSS-basestasjoner (ved bruk av DGNSS og nettverks-rtk)? Hva er oppetidskravene for GNSS-korreksjonsdata når de skal brukes i automatiserte kjøretøy? Optimal oppdateringsfrekvens på GNSS-korreksjonsdata og -posisjonsberegning? 1 Hz, 10 Hz? Hva er GNSS sin rolle i en sensor fusion-løsning (LIDAR/radar/GNSS/IMU )? Integritet? Hva med 5G?
Veien videre Vi fortsetter arbeidet med analyse av data fra testkjøringene Litteratursøk Sluttrapport klar innen utgangen av desember i år, med anbefaling om arbeidet videre. Hovedprosjekt?