Yves CAPELLE, GNSS applications & services Business Development – Telespazio France

ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme

Journée technique ATEC ITS France

Lundi 16 mars

à l’UIC

16, rue Jean Rey

75015 Paris

Possibilités et limitations actuelles des GNSS

Yves Capelle Directeur SSA , Telespazio France


Agenda

16/03/2015 2

• Les GNSS (Global Navigation Satellites Systems)• GPS

• Glonass

• Galileo, Compass/Beidou,

• Les SBAS : WAAS, EGNOS…

• Performances GNSS• Une introduction aux performances des GNSS

• Performances actuelles et futures-Le contexte multi-constellation

• Autres corrections : DGNSS, RTK, PPP

• Limitations• Environnements: masquage, atténuation

• Sécurité: brouillage, leurrage

• Contremesures , Services Galileo


16/03/2015 3

Les GNSS

(Global Navigation Satellites Systems)


GPS

16/03/2015 4

Global Positioning System/NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And Ranging)

• 1er Satellite 1978, 1995 : Full Ops capability

• 2 services : SPS (L1) C/A Code, PPS (L1/L2) P(Y)code

• Selective Availability: active de 1990 à 2000: dégradation volontaire du service SPS de l’ordre de 100m

• Depuis 2010 : environ 32 satellites. MAIS: les performances garanties par US correspondent à une constellation de 24 satellites (2008-SPS-performance-standard)

• -158.5 dBW for L1 C/A-code


Glonass

16/03/2015 5


Glonass

16/03/2015 6


Galileo

16/03/2015 7

• Programme lancé en 1999

• 27 satellites + 3 spares en orbite

• Actuellement

• 4 IOV satellites, 1 HS

• 2 FOC satellites sur orbite non nominale

• 2 autres lancés en Mars 2015, 4 en Septembre 2015

• 18 en orbite en 2018

• 3 services de Positionnement (SoL (integrité) suspendu)

• OS : ~SPS du GPS

• CS: Service PPP + authentification

• PRS: ~PPS du GPS

• 1 service Search & Rescue


Galileo

16/03/2015 8


BEIDOU/Compass

16/03/2015 9

Constellation de 35 satellites :

• 5 satellites Geostationnaires (GEO)

• 27 satellites Medium Earth Orbit (MEO)

• 3 Inclined Geosynchronous Orbit (IGSO)


BEIDOU/Compass

16/03/2015 10


Interopérabilité des GNSS

16/03/2015 11

Les différents systèmes GNSS sont inter-opérables entre eux:

• Les récepteurs de demain (et certains déjà aujourd’hui) sont multi-constellations


Les SPACE-Based Augmentation System (SBAS)

16/03/2015 12

• US : WAAS (Wide Area Augmentation

System)

• Eu : EGNOS (European Geostationnary

Navigation Overlay System)

• India : GAGAN

• Japan : MSAS (Multi functionnal Satellite

Augmentation System), QZSS

• Russia :SDCM

Commercial SBAS*: Starfix, OmniStar



16/03/2015 13

Principale application :

Aéronautique: atterrissage des aéronefs

2 fonctions :1. Corrections Différentielles Etendues

• Correction d’orbite et de synchronisation des horloges

• Correction ionosphérique

2. Integrité

• Calcul de « Protection Levels » (xPL), associés à un risque de non

intégrité (10-7)

Communication des Corrections & Intégrité par Satellite Geo

Quadruplet de KPI de performance indissociables: Précision, Disponibilité, Intégrité, (Continuité)

Ne traite pas des effets locaux (multitrajets, masquage,…)



16/03/2015 14


16/03/2015 15

Performances GNSSQuadruplet de KPI de performance indissociables: Précision,

Disponibilité, Intégrité, (Continuité)


Une introduction aux performances du GNSS

(Synthèse du GPS 2008-SPS-performance-standard)

16/03/2015 16

Equations (Simplifiées)de base:

Précision= UERE x DOP

UERE= (URE2 +UEE)2)1/2

UERE= User Equivalent Range Error

DOP = Dilution of Precision

URE : User Range Error : % budget error attribué

au Space Segment

UEE: User Equipment Error % budget error attribué

au User Equipment (Récepteur)

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Geometric_Dilution_Of_Precision.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Geometric_Dilution_Of_Precision.svg



16/03/2015 17



16/03/2015 18

U

R

E

U

E

E



16/03/2015 19



16/03/2015 20



16/03/2015 21



16/03/2015 22



16/03/2015 23


Performances actuelles et futures

16/03/2015 24

Dans la pratique, c’est meilleur :

• Calculs basés sur 24 au lieu de 32 : =>DOP Meilleurs

• Forte amélioration de l’URE (Plus de stations au segment sol GPS, meilleurs algo d’orbito-synchro…)

• Amélioration de l’UEE (techno récepteur)

Précision (horizontale) : entre 2 m et 20 m (95%) pour du GPS L1 bas de gamme suivant les environnements



16/03/2015 25

Multi constellation DOP <<<<<



16/03/2015 26


Autres corrections : DGNSS, RTK, PPP

16/03/2015 27

• DGNSS : GNSS différentiel• Station de référence à une position connue

• Correction iono & tropo meilleures

• Rayon de service ~50 km (< 1 m)

• RTK : Real Time Kinematic• Correction de phase à la station de référence

• Rayon de service ~5 km (< 5 cm)

• PPP : Precise Point Positionning• Orbito synchro précise (< 10 cm)

Nécessitent un lien de communication terrestre, (sauf PPP Galileo sur Commercial Service)


16/03/2015 28

LES LIMITATIONS


Les limitations

16/03/2015 29

• Environnements:

• Masquage:

• Augmentation du DOP

• s de 3 m, 7 m, 14 m avec masquage de

10°,30°, 60°

• Multi-constellation

• Atténuation:

• Feuillage , vitre, parebrise, murs, -3dB->-15dB

• Seuil de sensibilité/acquisition, Augmentation du

TTFF,

• Assisted GNSS (+ Galileo Pilot Tone)


Les limitations

16/03/2015 30

• Environnement

• Multi-trajets

• Sauts de position, non intégrité

• Modulation signaux Galileo plus robuste, multi-Antenne

• Iono

• Récepteur bi-fréquence

• Sécurité

• Leurrage

• Authentification par CS Galileo, hybridation Inertielle/GNSS

• Brouillage

• Donner les moyens aux autorité de détecter les brouilleurs


Les limitations

16/03/2015 31

Limitation des SBAS

• Ne traitent pas les effets locaux

• Masquage du Géo

• Le MOPS impose le traitement d’une suite de

messages masquage perte de messages

reprise à zéro de la suite de messages baisse de

la disponibilité

• Pour EGNOS : EDAS diffuse les corrections par

réseau de communication terrestre (service dit

« commercial » d’EGNOS)


Conclusions

16/03/2015 32

Dans le futur (proche)

• Récepteurs

• Multi-constellation

• Multi-fréquence

• Gestion optimisée de l’énergie

• Sécurité à traiter par des infrastructures

appropriées

• Convergence SatCom/SatNav


Merci de votre attention

16/03/2015 33

Questions?

Contact: [email protected]

Yves CAPELLE, GNSS applications & services Business Development – Telespazio France

Presentations & Public Speaking

Transcript of Yves CAPELLE, GNSS applications & services Business Development – Telespazio France