Nieuwe Galileo-dienst biedt nauwkeurigheid van 20 cm
De capaciteit van Galileo is uitgebreid met een nieuwe dienst voor hoge nauwkeurigheid, de High Accuracy Service, die wereldwijd gratis beschikbaar is voor iedereen met een daarvoor geschikte ontvanger. Deze High Accuracy Service levert een horizontale nauwkeurigheid van 20 cm en een verticale nauwkeurigheid van 40 cm en wordt mogelijk gemaakt door een extra niveau van realtime plaatsbepalingscorrecties, geleverd via een nieuwe gegevensstroom binnen het bestaande Galileo-signaal.
Na maandenlang testen door ESA-ingenieurs van het technologisch centrum ESTEC in Nederland is deze High Accuracy Service (HAS) van Galileo vandaag tijdens de Europese Ruimtevaartconferentie in Brussel, België officieel beschikbaar gesteld voor gebruikers.
“Galileo staat niet stil,” zegt Javier Benedicto, directeur navigatie bij ESA. "Deze nieuwe High Accuracy Service biedt iedereen die daar behoefte aan heeft een nieuwe nauwkeurigheidsdimensie, terwijl de Open Service Navigation Message Authentication, die al beschikbaar is, gebruikers in staat stelt Galileo-signalen te verifiëren om het risico op spoofing tot een minimum te beperken. Een geüpgraded integriteitsbericht van het signaal dat vorig jaar is uitgerold, verkort tevens de tijd tot de eerste vaststelling en verbetert de algehele betrouwbaarheid van Galileo.
"De rol van ESA is toezicht te houden op dergelijke fundamentele upgrades van het Galileo-systeem, in samenwerking met de dienstverlener van Galileo, EUSPA (het EU-agentschap voor het ruimtevaartprogramma), en de eigenaar ervan, de Europese Unie. Verdere verbeteringen van de dienstverlening zullen volgen na de lancering van de resterende Galileo-satellieten, gevolgd door de tweede generatie Galileo-satellieten later in dit decennium."
Het nieuwe HAS-correctiebericht wordt uitgezonden via de 'E6'-band van het Galileo-signaal, dat doorgaans niet toegankelijk is via smartphones en andere massaproducten, maar alleen via geavanceerde ontvangers. Dit correctiebericht zal echter ook beschikbaar worden gemaakt voor het internet, wat uitzicht biedt op een bredere toepassing voor aangesloten apparaten en op de totstandkoming van een open standaard van de dienst in de komende jaren.
Nu al 's werelds beste
Het Europese Galileo-systeem, dat tot op heden een constellatie van 28 satellieten en een wereldwijd grondsegment omvat, is nu al de meest nauwkeurige satellietnavigatiedienst ter wereld, met een open dienst die tot op de meter nauwkeurig is. De Europese Unie en ESA zijn een partnerschap aangegaan om Galileo te ontwikkelen, met ESA als technische autoriteit. Dit jaar viert de organisatie de 30e verjaardag van het eerste satellietnavigatie-onderzoek.
EUSPA richt zich met deze nieuwe Galileo-dienst op huidige hoge-precisie toepassingen zoals precisielandbouw, opsporing van hulpbronnen, land- en hydrografische onderzoeken, maar ook op opkomende sectoren zoals robotica, autonoom rijdende auto's, treinen, schepen en drones, gamen met augmented reality, marketing en zelfs formatievliegen van satellieten.
"Met deze nieuwe High Accuracy Service wordt Galileo de eerste constellatie die wereldwijd, rechtstreeks via het signaal in de ruimte en via het internet een dienst met hoge nauwkeurigheid kan aanbieden", zegt Rodrigo da Costa, uitvoerend directeur van EUSPA. "Deze nieuwe functie van Galileo zal in veel downstreamsectoren de innovatie bevorderen."
Galileo op koers houden
Het basisprincipe van Galileo is simpel. De satellieten in de ruimte zenden signalen uit met een zeer nauwkeurige tijdsmeting, tot op enkele miljardsten van een seconde nauwkeurig. Een ontvanger vangt de signalen van vier (of meer) Galileo-satellieten op en meet de tijd die elk signaal nodig had om hem te bereiken. Vervolgens zet de ontvanger deze tijdswaarden om in afstand door de waarden te vermenigvuldigen met de lichtsnelheid. Daarna worden de afstanden van alle satellieten met elkaar vergeleken om de locatie op (of boven) het aardoppervlak te bepalen.
In de praktijk zijn echter zowel de banen van de satellieten zelf als de atoomklokken aan boord, die de tijd van de signalen bijhouden, gevoelig voor afwijkingen. Bovendien kunnen de signalen in verschillende mate een lichte vertraging oplopen door de interferentie van de ‘ionosfeer’, een elektrisch actief segment van de aardatmosfeer.
Om het systeem op koers te houden, controleert een wereldwijd netwerk van Galileo-sensorstations voortdurend de satellieten en hun signalen. Hun gegevens worden gebruikt om een reeks correcties samen te stellen die vervolgens naar de Galileo-satellieten worden geüpload om ze ongeveer om de 100 minuten in hun navigatiesignalen op te nemen.
Je kunt Galileo beschouwen als een klok op planetaire schaal, ontworpen om zo nauwkeurig te zijn dat fouten die zich in de loop der tijd opstapelen, worden opgespoord en gemarkeerd.
Snellere correcties voor grotere precisie
De nieuwe HAS verbetert deze prestaties verder door het gebruik van een zeer nauwkeurige gegevensgenerator, die aanvullende correcties voor Galileo en voor Amerikaanse GPS-satellieten genereert. Deze correcties worden vervolgens in realtime via het Galileo-satellietsignaal doorgestuurd naar compatibele ontvangers, gecompileerd in één bericht van 448 bits per seconde. Dit is een unieke eigenschap van de zorgvuldig ontworpen Galileo-signaalvorm.
"In vergelijking met de open dienst van Galileo worden deze correcties zeer snel en zeer vaak beschikbaar gesteld. Zo wordt informatie over de satellietbanen elke dertig seconden geüpdatet en worden de satellietklokken elke tien seconden aangepast," verklaart Daniel Blonksi, Galileo-Systeemprestatie-ingenieur. “Het HAS-correctiebericht is zo ontworpen dat geschikte ontvangers ervan kunnen profiteren als meerdere satellieten het bericht uitzenden om het totale bericht zeer snel te reconstrueren."
De nieuwe hoge nauwkeurigheidsdienst zal twee serviceniveaus omvatten. Serviceniveau 1, dat al beschikbaar is, corrigeert satellietbaan- en klokfouten en interne signaalvertekeningen die uniek zijn voor elke satelliet van de constellatie en die, zodra ze bekend zijn, een nog hogere nauwkeurigheid mogelijk maken door directe vergelijkingen met hun signaalfase.
Serviceniveau 2, dat in heel Europa moet worden ingevoerd, combineert deze correcties met aanvullende ionosfeercorrecties, die mogelijk worden gemaakt door het gebruik van extra grondstations, waarvoor ESA de noodzakelijke upgrades van de infrastructuur voorbereidt.
Over Galileo
Galileo is momenteel het meest precieze satellietnavigatiesysteem ter wereld dat meer dan drie miljard mensen over de hele aarde bedient.
De Full Operational Capability-fase van het Galileo-programma wordt beheerd en gefinancierd door de Europese Unie. De Europese Commissie, ESA en EUSPA (het EU-agentschap voor het ruimtevaartprogramma) hebben een overeenkomst ondertekend waarbij de ESA namens de Commissie optreedt als ontwerpautoriteit en eerstverantwoordelijke voor systeemontwikkeling en de EUSPA als exploitatie- en exploitatiebeheerder van Galileo/EGNOS. “Galileo” is geregistreerd als handelsmerk in de database van het Bureau voor intellectuele eigendom van de Europese Unie (nr. 002742237).