Seminar aus Informatik Galileo

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Seminar aus InformatikGalileo

• Mihajlovic Roland
• Reischmann Stefan

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(No Transcript)
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Inhalt

• Allgemeines
• Entwicklungsphasen
• Dienste
• Probleme, Verbesserungen
• Signale, Frequenzen
• Kombination von Galileo und GPS
• Ausblick
• GATE - Projekt

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Allgemeines (1)

• Initiative von EU und ESA
• Betriebsbereit ca. ??? (hinken der Planung ca. 5
  Jahre nach jetziger Standpunkt)
• Basiert auf 30 Satelliten (27 3 Ersatz)
• Umlaufbahn ca. 23.200 km
• Meter bzw. Zentimeter genaue Ortung
• Nicht unter militärischer Kontrolle

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Allgemeines (2)

• Genauigkeit gewährleistet durch neue Atomuhren (2
  Varianten)
• Rubidium Atomuhr
• Ungenauigkeit nach 800000 Jahren um 1 Sek.
• Wasserstoff Maser (wer hats erfunden?)
• Abweichung in 4 Mio. Jahren um 1 Sek.

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Rubidium Atomuhr
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Allgemeines (3)

• 3 Bahnebenen mit Inklination von 56 in Walker
  Konstellation
• Pro Bahnebene 9 Satelliten 1 Reserve
• Abstand zueinander 40 mit max. Abweichung 2
  (entspricht 1000km)
• Nach 10 Tagen bzw. 17 Umläufen Ausgangspunkt
  wieder erreicht

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Walker Konstellation
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Triangulation
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Phasen

• 4 Phasen
• Planung (Erste und zweite Phase)
• Fertigstellung
• Betrieb
• Finanzierung komplett gedeckt durch Beschluss des
  europ. Ministerrats (Stand Juli 2007)

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Phasen ad Planung

• Phase 1 und 2
• Planung, Definition und Start von 2
  Testsatelliten und Bodenstation (Kosten ca. 100
  Mio. )
• Test der Senderfrequenzen muss vor 10/06/2006
  abgeschlossen sein da Verlust von reservierten
  Frequenzbändern verloren geht
• Ende der zweiten Phase Start von 4 Satelliten,
  InOrbit Validation (IOV)

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Phasen ad Fertigstellung

• Phase 3
• Betriebsbereitschaft Kommunikation der 30
  Satelliten mit Bodenstation
• Kosten ca. 2,5 Mrd.
• Bodensegment
• 2 Kontrollzentren (GCC) in Deutschland Italien
• Performance Center (PC) Signalstärke evaluieren
  in Deutschland

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Phasen ad Betrieb

• Phase 4
• Gesamtkosten bis dahin 3,2 Milliarden
• Betrieb und Wartung des Systems
• Betriebskosten ca. 220 Mio. pro Jahr
• 2015 - bereits 260 Millionen Empfangsgeräte
• Bis 2020 geschätze Einnahmen von 74 Milliarden
  Euro

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Dienste (1)

• Galileo stellt 5 Dienste zur Verfügung
• Open Service (OS)
• Kostenlos, Genauigkeit auf wenige Meter
• Positionsbestimmung um 45 genauer als beim GPS
  da eine zusätzliche Senderfrequenz genutzt wird
• Commercial Service (CS)
• Kostenpflichtige zentimetergenaue Navigation
• Safety of Life (SoL)
• Steht für sicherheitskritische Bereiche zur
  Verfügung wie Luft und Schienenverkehr

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Dienste (2)

• Public Regulated Service (PRS)
• Steht ausschließlich staatlichen Diensten zur
  Verfügung (Polizei, Geheimdienst, usw)
• Search and Rescue (SaR)
• Erlaubt weltweite Ortung von Hilfssignalen (SOS
  bei Schiffen, Lawinenbergung, )

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Verbesserungen (1)

• Genauigkeit
• Deutlich grössere Anzahl an Relaisstationen
• Schwankt bei GPS nach Ort und Zeit
• Satellitenanzahl wird erhöht gt bessere
  Triangulationseffizienz
• Verfügbarkeit
• Unterscheidung von zivilen und kommerziellen
  (auch militärischen) Diensten

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Verbesserungen (2)

• Integrität
• Warnung des Benutzers bei Fehlern
• GPS hat nur nutzloses Health Flag
• Galileo ermöglicht Angabe zu Funktionsgarantien
• Galileo ermöglicht im kommerziellen Betrieb eine
  Authentifizierung von Signalen gt Jammer und
  Faker werden erkannt
• Kontinuität
• Garantie durch niedrigere Kosten

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Probleme

• Ablenkung durch verschiedene Erdsphären
• Ionosphäre
• Stratosphäre
• Schlechtwettereinflüsse
• Regen
• Sturm, Hurricanes
• Nebel
• Generelle Lichtschwankungen

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Signale (1)

• L1 Band bei 1575,42MHz 1559-1592 MHz (E2-L1-E1)
  für zivile NutzungDienste OS, CS, SOL und PRS
• L5 Band bei 1176 MHz1164-1215 MHz (E5a und E5b)
  für zivile Nutzung Dienste OS, CS, SOL
• E6 Band bei 1278,75 MHz1260-1300 MHz (E6)
  BOC(10,5) - verschlüsselt Dienste CS und PRS

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Signale (2)
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Signale (3)

• Modulation
• BOC (Binary Offset Carrier)
• Spez. Kodierungsverfahren zur Frequenzspreizung
  im dig. Datenfunk
• Dieses Verfahren wird auch Manchester Codierung
  genannt

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Signale (4)

• Die Spreizungsarten der BOC Verfahren
  unterscheiden sich in ihrer Chip-Rate und der
  Rate der Trägerfrequenz, z.B. BOC(10,5) der
  erste Wert für die Unterträgerfrequenz und der
  zweite Wert für die Chip-Rate.
• BPSK (Phasenumtastung)
• Phase einer Sinus Schwingung

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Signale (5)

• Beispiele
• BPSK(10) Binäre Phasenumtastung mit 10.23 MHz
• BOC(1,1) Binary Offset Carrier (Chip-Rate 1.023
  MHz, Unterträger 1.023 MHz). Dieses Verfahren
  wird auch Manchester Kodierung genannt.
• BOC(15,2.5) Binary Offset Carrier (Chip-Rate
  2.5575 MHz, Unterträger 15.3450 MHz)
• BOC(10,5) Binary Offset Carrier (Chip-Rate 5.115
  MHz, Unterträger mit 10.23 MHz)

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Signalrauschen (1)

• Eigenschaften der Signalstrukturen erlauben
  niedriges Rauschniveau
• Verringerung von Mehrwegeffekten
• Weniger Überlagerungen durch reflektierte Signale
  und dadurch weniger Phasenfehler

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Signalrauschen (2)
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Signalrauschen (3)
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Kombination

• Vergleich der Positionsbestimmung zwischen GPS
  und einer Kombination aus GPS und Galileo

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Ausblick

• Erweiterung um ein C Band
• Frequenzband 5010 bis 5030 MHz
• Unabhängigkeit vom GPS Band
• Keine Überlagerungen anderer Signale
• Geringere Mehrwegeffekte
• Geringere Sendeleistung

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Pro Kontra C/L Band
Parameter C-Band L-Band Faktor
Ionosphärische Wegverschiebung - 10
Ionosphärische Amplitudenausdehnung - 5.6
Ionosphärische Phasenverschiebung - 3.1
Ionosphärische Lichtbrechung - 10
Ionosphärische Dopplerverschiebung - 3
Troposphärische Wegverschiebung 0 0 ---
Troposphärische Amplitudenausdehnung - 2
Troposphärische Phasenverschiebung - 3
Wasserpartikel und Luft - 0.2 dB
Regen - 4.5 dB
Wolken und Nebel - 0.8 dB
Abschwächung durch Herbstlaub - 1 dB/m
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GATE Projekt (1)

• Galileo Test Environment
• Sechs Anlagen (Psoidoliten) in den
  Berchtesgadener Bergen
• Kehlstein, Jenner, Grünstein, Toter Mann,
  Stöhrhaus und Kneifelspitze
• Terrestrische Anlage Sulzberg
• Nutzbare Gesamttestfläche ca. 65km²

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GATE Projekt (2)
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• Danke für Ihre Aufmerksamkeit