Struktura GNSS ♦ Global Navigation Satellite Systems ♦ založeno na družicových technologiích ♦ 3 základní segmenty: • kosmický - umělé družice • řídící - pozemní stanice • uživatelský - uživatelé s aparaturou • (podporný) - geostacionární družice, sítě permanentních referenčních stanic Aplikace GNSS ♦ navigace na zemském povrchu, na moři i ve vzduchu ♦ autonomní určování prostorové polohy, rychlostí a přesného času na Zemi a v její blízkosti ♦ geodetické aplikace (určování relativní prostorové polohy) ♦ realizace a udržování globálních a regionálních referenčních systémů (ITRS, ETRS) Aplikace GNSS ♦ řešení geodynamických úloh (geotektonika) ♦ určování parametrů zemské rotace ♦ získávání údajů o stavu zemské atmosféry (využití eteorologii) ♦ presne určovaní cas Výhody a nevýhody pro geodézii ♦ velmi úsporné a efektivní ♦ nezávislost na vzájemné viditelnosti bodů ♦ nezávislost na denní a noční době ♦ aparatura pouze přijímá signály X nemožnost měřit v tunelech, dolech apod. ♦ vliv překážek a zastíněných prostor na měření (les, hustá zástavba aj.) ♦ měření pouze jednoho bodu ♦ nelze určit polohy nepřístupného bodu ♦ závislost na politice USA a Ruska NA VSTAR GPS ♦ NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System ♦ pod Ministerstvem obrany USA ♦ předchůdcem byl navigační systém TRANSIT (vznik r. 1960) • 1973-1979 vypuštěny první dvě testovací družice • 1979-1985 hlavní fáze budování, 11 družic I. bloku na 2 oběžných drahách, pozemní řídíce stanice • 1985-1994 družice II. bloku, leden 1994 = plně operační stav (24 družic) Kosmický segment GPS ♦ počet družic: 31 ♦ výška oběžné dráhy: 20 200 km nad zemským povrchem ♦ počet oběžných drah: 6 IjKSJíSS ♦ sklon dráhy: 55° EIk^|A ♦ dráhy posunuty o 60° K^^mSS ♦ rychlost: 3,8 km/s ♦ doba oběhu: 11 hod 58 min ♦ životnost: 10 let Dráhy družic GPS Pblerll. Dana L0/6/9S 180 Global Positioning System Satellites and Orbits for 27 Operational Satellites on September 29, 1998 Satellite Positions at 00:00:00 9/29/98 with 24 hours (2 orbits) of Ground Tracks to 00:00:00 9/30/98 Vybavení družic GPS ♦ 3 až 4 atomové hodiny ♦ 12 antén pro vysílání rádiových kódů ♦ antény pro komunikaci s pozemními kontrolními stanicemi ♦ antény pro vzájemnou komunikaci družic ♦ optické, rentgenové a pulzní-elektromagnetické senzory pro detekci startů balistických raket a jaderných výbuchů ♦ solární panely a baterie jako zdroj energie Družice GPS Blok Období Vypuštěno Aktivní Životnost I plán/skutečna 1 1978-1985 10+11 0 -n II 1989-1990 9 0 7,5/12,1 NA 1990-1996 19 9 7,5/13,1+ IIR 1997-2004 12+11 12 10,0/14,2+ IIR-M 2005-2009 8 7 8,5/8,6+ IIF 2010-2012 2+102 2 15,0/- III A 2014-2019 0+12V4)4 0 -/- IIIB 0+83 0 -/- MIC 0+1B3 0 -/- Celkem B1 +112+3B3 31 1ztracena při startu nebo selhalo oživeni v přípravě pian ^vývojové/testovací {Poslední zména: 20. října 2011) Družice bloku I (1978 - 1985) ♦ celkem 11 družic ♦ plánovaná životnost 3 roky (ve skutečnosti až 10 let) .- ♦ inklinace 63° ♦ 3 atomové hodiny ♦ až od roku 1983 pro civilní účely /\ ' ♦ LI (C/A, P), L2 (P) snížená přesnost měření pseudovzdáleností pomocí C/A kódu ♦ Anti-Spoofing (A-S) • od roku 1994 • zakódování P kódu kódem W => Y kód [P(Y) kód, PRN kód] Řídící a kontrolní segment GPS ♦ operační systém = 1 hlavní řídící stanice, 5 monitorujících stanic a tři pozemní řídící stanice ' ■ Mís-íe.r Control 5íntofi .0 Marllorätatlor> A GrounrJ Antenrta /í^ ^ Kontrolní segment GPS '.ůreerlarí: Scliriever AFB Colorado \ Ne*v Hampshire Al Ca pe Can-a veraI Florida ž :^ 3 : :r i UnitediKingdQni South Korea I Bahrain I As-iersior Diego Garda •A K^vajalein I Argentina >: jth Africa it Master Control Station A Ground Antenna Air Force Monitor Station •1< Alternate Master Control Station _^ AFSCN Remote Tracking Station • NGA Monitor Station AiE-tralia Hew Zealarc Uživatelský segment GNSS ■ijm ♦ uživatelské přijímače všech t ♦ základní rozdělení přijímačů: • podle počtu přijímaných frek ♦ jednofrekvenční ♦ dvoufrekvenční ♦ vícefrekvenční • podle přijímaného signálu ze ♦ jednosystémové ♦ vícesystémové • podle principu výpočtů ♦ kódové ♦ fázové a kódové • podle počtu kanálů ♦ jednokanálové ♦ vícekanálové če všech typů a přesností rekvencí ignálu ze systému ca.... 3 ■ t * I Součásti GNSS přijímače ♦ antén lesilova ♦ predzesilovac II v v u ♦ procesor m ♦ časové základna Tm (často křemíkový H krystal) H ♦ komunikační rozhraní Podpůrný segment ♦ systémy zvyšující v reálném čase základní přesnost GNSS ♦ SBAS (Satellite Based Augmentation Systems) • družice na geostacionárních drahách • vyhodnocují stav kosmického segmentu GNSS a ionosféry • globální (komerční) - Omnistar, StarFire, Starfix • regionální (volně dostupné) - WASS, EGNOS, M SAS aj. EGNOS ♦ European Geostationary Navigation Overlay Service ♦ doplňuje a vylepšuje vlastnosti GPS v Evropě ♦ 3 družice, 34 pozemních monitorovacích stanic ♦ signály vysílané na LI Podpůrný segment ♦ GBAS (Ground Based Augmentation Systems) systém sítí permanentních referenčních • v reálném čase vyhodnocují aktuální stav kosmického segmentu GNSS • vypočítávají korekce vzhledem ke své absolutní poloze a poskytují je uživatelům pomocí mobilních sítí, radiových vysílání či k pozdějšímu postprocessingu GBAS ♦ regionálni uroven ^ fl&sO • GRAS (Austrálie) ^ flH • DGPS (USA) 'Id^B*' • WAGE (USA) J8*^|(^j • EUREF (EU) JSäILj*^ • CZEPOS (Česko) ■■■^Äi^ ♦ lokálni úroveň - osamělé referenční stanice, např. u letišť, dolů, rozsáhlých staveb GLONASS ♦ m06ajibHafl HÄBMrauMOHHa^ CnyTHMKOBa^ CucTeMa ♦ pod správou ruské armády ♦ vývoj od roku 1970 v SSSR ♦ 1982 první družice ♦ 1996-2001 úpadek ♦ od r. 2001 znovuobnovení Kosmický segment GLONASS ♦ počet družic: 24 ♦ výška oběžné dráhy: 19 100 km nad ♦ počet oběžných drah: 3 IwiSwBI ♦ sklon dráhy: 65° HHH^w9 ♦ doba oběhu: 11 hod 15 min ^■HBBHB ♦ C/A a P kódy na LI, L2 (odlišné frekvence od GPS) Kosmický segment GLONASS Řídící a kontrolní segment GLONASS \ GALILEO GALILEO ♦ provozovatel Evropská vesmírná agentura ♦ původní plány z r. 1999 ♦ 2004 založeno administrativní centrum Galileo Supervising Authority v Bruselu ♦ 2005 družice Giove-A ♦ 2008 družice Giove-B ♦ 2010 rozhodnuto o přesunu GSA do Prahy ♦ 2011 další dva nové satelity Kosmický segment GALILEO ♦ počet plánovaných družic: 30 ♦ výška oběžné dráhy: 23 200 km nad zemským povrchem i—-- ♦ počet oběžných drah: 3 V ♦ sklon dráhy: 56° ♦ doba oběhu: cca 14 hod I___ ♦ 10 různých signálů na blízkých frekvencích LI, L2 Empfangene Satelliten :10 Kosmický segment GALILEO Služby GALILEO Open Service (OS) - veřejně přístupná služba, navigační přesnost 4 m v poloze a 8 m ve výšce Commercial Service (CS) - zpoplatněná služba, základem pro obchodní a komerční aplikace, navigační polohová přesnost 10 cm až 1 metr Safety of Life Service (SOL) - služba záchrany života, pro kritické situace v letecké a lodní dopravě Search and Rescue (SAR) - vyhledávací a záchranná služba, oboustranná komunikace, umožňuje určit přesnou polohu místa, odkud je vyslán signál se žádostí o pomoc Public Regulated Service (PRS) - uzavřená služba, odolnost proti rušení, pro civilní a národně/mezinárodní bezpečnost 1_ \ Shrnutí GNSS GNSS GPS GLONASS GALILEO začátek vývoje 1973 1972 2001 start první družíte 1978 1982 2005 Lelkovy počet družic 21 + 3 náhr. 21 +3 náhr 27 + 3 náhr dráhové roviny 6 3 3 i^klon k rovníku 55Q 65a 56° v v sku nad Zemí ti 20 180 kni 19 100 km 23 222 km oběžná doba 11 hSSmin 1 i h 15 min -.14 h souřadnicový systém WGS S4 SGS 85 GTRF časový systém GPST GLONASS T GST charakteristika signá- kódová frekvenční kódová lu identifikace identifikace identifikace frekvence LI , L2.ÍL5) LI . L2 ,(L5) E5a , E5h, E6, E2-L1-E1 nmčki ovlivňovánf SAdo 1.5,2000 zadne PRS signálu AS Další plánované GNSS ♦ Compass (Beidou) - Čína ♦ IRNSS-Indie ♦ QZSS - Japonsko