Beszámoló a Galileo műholdas navigációs rendszer első fehérvári tesztjéről

Átírás

1 Beszámoló a Galileo műholdas navigációs rendszer első fehérvári tesztjéről A Galileo történetéről Miután az 1990-es évek elején kiépült az amerikai műholdas navigációs rendszer, a GPS, valamint kiépülőben volt az orosz Glonass rendszer, 1999-ben több nyugat-európai ország kezdeményezte egy európai, deklaráltan civil fenntartású hasonló rendszer kiépítését Galileo néven. Az első projektleírások 2001-ben keletkeztek, az Európa Tanács 2002-ben határozta el a Galileo-projekt indítását. Az első, meg nem valósult tervek egyike (a koncessziós naptár) és a Galileo logója Az első tervek szerint 2008-ra épült volna ki a Galileo. A beruházást az állami és civil szféra közös befektetéseként tervezték (PPP), ez azonban nem vált be ben a projekt válságba jutott, a közös vállalat csődbe ment ban a teljes finanszírozást az Európai Unió vette át és újrafogalmazták a terveket, akkoriban 2013-ra becsülték a befejezést ben úgy becsülték, hogy 18 műholdat fognak felbocsátani 2014 végéig. A 2013-as tervek arról szóltak, hogy a teljes rendszer 2019-ben lesz kész. A Galileo felépítéséről A Galileo, hasonlóan a többi GNSS rendszerhez, műholdas és vezérlő alrendszerből áll, továbbá a felhasználói szegmensből. A műholdas alrendszert a tervek szerint 27 műhold (és 3 tartalék) alkotná, 3 darab, 56 fokos hajlású, km-es átlagos magasságú pályán keringve a Föld körül, négy frekvencián 10 féle jelet sugározva. A műholdas alrendszer az első szakaszban (IOV- In Orbit Validation) 18 követőállomásból, 2 telemetriai állomásból, 5 adatfeljuttató állomásból és 2 vezérlő állomásból áll. Utóbbiak az olaszországi Fucino-ban és a németországi Oberpfaffenhofen-ben találhatók (Galileo Control Centre: GCC). A követőállomások részben nemzetközi obszervatóriumok, részben saját kiépítésű állomások. Az európai űrrepülőtér, ahonnan a műholdak fellövése történik, Dél-Amerikában, Francia Guyanában, az Egyenlítő közelében, a Kouru szigetek közelében található. Ez a Kouru űrközpont. 1

2 Fotó az első két hold évi felbocsátásáról és az ESA fantáziaképe a Szojuz rakéta orrkúpjában elhelyezett két Galileo-holdról A vonatkoztatási rendszere a nemzetközi földi vonatkoztatási rendszer, az ITRF (International Terrestrial Reference Frame). A Galileo kiépítettségéről Az első két kísérleti jellegű Galileo-holdat 2005 decemberében majd 2008 áprilisában orosz hordozórakétával Bajkonurból bocsátották pályájukra. Ezek a kísérleti holdak még nem részei a műholdas alrendszernek, hanem a kísérleti szakaszt alkották (GIOVE: Galileo In Orbit Validation Element). A műholdas alrendszer próbafázis (IOC) szakasza csak október 21-én kezdődött, amikor Francia Guyanából orosz Szojuz-2-1-b jelű hordozórakétával egyszerre két Galilelo holdat állítottak pályára (IOC - Initial Operational Capability). Egy évvel később, október 12-én, ezt követte egy újabb felbocsátás szintén két Galileo-holddal ugyancsak orosz hordozórakétával májusában kezdték tesztelni a teljes kiépítettségi szakasz (FOC - Full Operational Capability) első műholdjait, ezek fellövése 2014 évben várható. A Kouru űrközpontot 2009 novemberében adták át. Ugyanebben az évben, a sarkkörön túl, a svédországi Kirunában létesült egy telemetriai állomás ban Európa legdélibb részén (Kanári szigetek) és legészakibb részén (Spitzbergák) további követőállomások létesültek, amelyek a későbbi kereső- mentő szolgáltatást is támogatják. A teszt-mérés céljáról Ahhoz, hogy tisztán Galileo-holdak alapján kapjunk pozíciót, legalább négy műhold egyidejű jelvétele szükséges. A Galileo ilyen célú első teszt-mérésére március 12-én került sor Hollandiában, amit később több statikus és kinematikus teszt követett. Az első tesztmérés egyéves évfordulóján az Európai Űrügynökség (ESA) honlapján felhívás jelent meg, hogy a tesztelők küldjék be korábbi vagy mostani mérésük dokumentációját, amit (az első 50 beküldő esetében) elismerő oklevéllel díjaznak. Már korábban is terveztük a fehérvári GEO-ban, hogy csak Galileo-holdakra alapozva határozzuk meg helyzetünket, így ez a felhívás újabb ösztönzést adott a terv megvalósításához. 2

3 A székesfehérvári teszt-mérés előkészítéséről Először is Galileo-képes, azaz Galileo-jelek vételére alkalmas GNSS-vevőt kellett találnunk, mivel ilyennel a GEO-ban egyelőre nem rendelkezünk. Választásunk a Javad Triumph vevőre esett, ilyet Magyarországon a Geomentor Kft. forgalmaz. A cég vezetője, Varga Zoltán (egykori tanítványunk) készségesnek mutatkozott a közreműködésben; megjegyzendő, korábban már bemutatta nálunk ezt a vevőtípust. Igaz, hogy a Javad-vevő alkalmas Galileojelek vételére, de ezt a funkciót aktiválni kell, ami pénzbe kerül, de a kísérlet időtartamára az aktiváló kódot térítésmentesen megkaptuk. A Galileo műholdak láthatósága március 19-én, 15 fok felett, Székesfehérváron Ezt követően mérésre alkalmas időpontot kellett választani, hiszen ha egyelőre csak négy műhold van pályán, viszonylag szűk az az időablak, amikor mind a négy műhold egyszerre tartózkodik egy földrajzi hely felett. A Trimble Planning tervező szoftverrel választottuk ki az alkalmas időtartamot: március 19-én, helyi idő szerint 9 és 10 óra között. A Galileo műholdak darabszáma március 19-én, 15 fok felett, Székesfehérváron Helyszínnek a GEO fehérvári Pirosalma utcai épületének tetejét választottuk, ahol három pillér is kiépítésre került, ezek egyébként mintegy 15 méterre vannak az SZVF jelű referenciaállomástól, amely a magyarországi aktív GNSS hálózat része. Mivel szerettük volna a Galileo-koordináták pontosságát is vizsgálni, a pillér koordinátáit az ITRF vonatkoztatási rendszerben előzőleg meg kellett határozni. Ez hálózati RTK-val történt: egy pillérállványon felállítottuk a Leica1200 GNSS vevőt majd az SZFV állomáshoz képest 1-2 cm-es pontossággal megkaptuk a pontjel ETRS89 illetve EOV rendszerű koordinátáit. 3

4 pillér A mérés helyszíne a GEO tetején, a Google Föld 3D városmodelljén Ismeretes, hogy az Európában (így Magyarországon) használatos koordináta-rendszer eltér a nemzetközi földi vonatkoztatási rendszertől (ez csak 1989-ben volt azonos), az európai tábla É-K irányú, évi 2,5 cm-es nagyságrendű mozgása következtében. Így egy pont ITRF08 és ETRS89 koordinátákkal jellemzett helye között mintegy 68 cm lineáris eltérés van. Ezt a hibát elkerülendő, a kapott koordinátákat átszámítottuk az ITRF08 rendszerbe és a későbbiekben ezeket tekintjük viszonyítási alapnak. A pillér földrajzi koordinátái ITRF08 rendszerben: φ= (É) λ= (K) A pillér földrajzi koordinátái ETRS89 rendszerben: φ= (É) λ= (K) h= A pillér EOV koordinátái és Balti magassága: y= x= H= A teszt-mérést honlapunkon illetve fészbukon is meghirdettük. Varga Zoltán internetes követést is szervezett webinar-on keresztül, amire 92-en regisztráltak. A mérés helyszíne fotókon 4

5 A mérés lefolyásáról A felállítás és mérés képei A mérés tervezett időpontja előtt Pécsről megérkezett a vevő, amit a pillérállványon, egy hosszabbító tartórúdon helyeztünk el. Az adatokat (NMEA üzeneteket) laptop gépen rögzítettük illetve a Javad programjával valós időben, magányos vevőként (stand alone módban) dolgoztuk fel. A tetőn van tápellátás és Internet kábelt is felhoztunk, hogy a webinar-kapcsolat stabil legyen. A mérést és kommentálást Varga Zoltán végezte. A pillanatnyi földrajzi koordinátákat a kijelző bal szélén folyamatosan, másodperces frissítéssel lehetett követni, miközben a program a közepelést is végezte. A Triumph-1 vevő vezérlő szoftverében beállítható, mely holdak adataiból történjen a jelfeldolgozás. Így először kikapcsoltuk a GPS-holdakat és a Glonas-holdakat s maradt a 4 Galileo-hold. Előbb csak két holdra történt kapcsolódás (a 19 és 20 jelűre), majd kb. egy perc elteltével a másik kettőre is (11 és 12 számú). Képernyőkép 08:10:20-kor UTC időben 5

6 Az első pozíciót 8:05-kor (helyi időben 9:05-kor) kaptuk és UTC 8:24:49-ig folyamatos volt a koordináták frissítése, viszont az adatrögzítés csak 8:20:11 után kezdődött. Az NMEA naplófájlból kiolvasható további adatok: 8:20:11 Galileo fix pozíció tárolásának kezdete 8:24:49 rögzítés befejezése (valami okból tárolás megszakadt) 8:25:38 Galileo fix pozíció tárolásának kezdete újra 8:27:31 - a Galileo fix pozíció tárolásának befejezése (jelvesztés, új koordináták számítása) Galileo holdak azonosítói: #11 és #12 jelvétel kezdete: 8:27:36 Galileo holdak azonosítói: #19 és #20 jelvétel kezdete: 8:31:26 8:31:28 - Galileo fix pozíció tárolásának kezdete 8:36:48 - a Galileo fix pozíció tárolásának befejezése (átállás Glonass holdak vételére) 8:36:53 Glonass holdak vétele 8:38:49 Glonass fix pozíció tárolásának kezdete 8:41:48 GPS és Glonass együttes vételének kezdete (RTK fix) A tesztmérés főbb adatai: Helyszín: Székesfehérvár, Pirosalma u. 1-3., tető A mérés napja: március 19. Mérés kezdete: 8:05 UTC, mérés vége: 8:36:48 UTC GNSS vevő: Javad Triumph-1, gyári száma: Firmware verzió: (March ) A 4 Galileo hold követésével a mérés végén kapott közepelt földrajzi koordináták: φ= (É) λ= (K) További információk az alábbi tömörített fájlban: A zip fájl tartalma: - NMEA_2014_03_19_Hungary.txt NMEA GGA üzenetek - WebinarScreenshot-x.bmp file-ok - West-East.jpg kép - East-West.jpg kép - GoogleEarthx.png file map.kmz A mérés eredményéről A csak 4 Galileo-műhold vételével kapott (stand alone) földrajzi koordináták és azok eltérése az ismert koordinátáktól topocentrikus rendszerben időpont (a vevő óráján) követés időtartama ellipszoidi földrajzi szélesség ellipszoidi földrajzi hosszúság eltérés É-D-i irányban (méterben) eltérés K-Nyi irányban (méterben) lineáris eltérés (méter) 08:10:20 0:16: :15:26 0:21: :18:17 0:24: :22:00 0:27: közepelt koordináták a mérés végén: 08:36:

7 A résztvevők névsora A helyszínen jelen lévők névsora Akylbek Chymyrov Badó Eszter Biró Bálint Bróz Zoltán Busics György Horváth Zsolt Kaczor István Kaldeneker Tamás Kiss Attila Németh Gyula Rozovits Levente Szekeres Szabolcs Varga István Varga Zoltán Webinar-on keresztül követők Alföldi János Balla Tamás Barárh Gábor Birtók Ferenc Boda Géza Boglár Krisztina Boór Attila Csapó László Dien Norbert Domokos István Erdős Balázs Farkas Zoltán Fehér Ervin Fehér Károly Fodor Attila Miklós Gábor Sándor Galambos István Hajdú György Halász Miklós Járfás Attila Kamarási András Korbély Barnabás Liebhaber Imre Molnár István Nagy János Pálinkás Márk Stenzel Sándor Szilárd István Takács Katalin Viemann Zsolt Vincellér János Vránics Tibor Zsigovits László A Galileo-mérésből nyert koordiáták megjelenítése a Google Föld légofotóján 7

8 Képernyőképek a pillanatnyi földrajzi koordinátákkal 8

9 Köszönet Varga Zoltánnak az első hazai Galileo-mérés biztosításáért, valamint a webinar-on követő volt hallgatóinknak (Boór Attilának és Gábor Sándornak) a beküldött képernyőképekért. Székesfehérvár, március 23. Összeállította: Busics György 9

10 10