GNSS

GNSS – Positiebepaling met Satellieten

Positiebepaling met behulp van satellieten is vandaag de dag niet meer weg te denken uit het dagelijks leven. Het volgende hoofdstuk geeft u inzicht in deze fascinerende technologie.

Satellietsystemen
De term ‘Global Navigation Satellite System’ omvat:

• Het Amerikaanse (VS) Global Positioning System (GPS)
• Het Russische GLObalnaya NAvigatsioannaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS)
• Het Europese GALILEO
• Het Chinese BEIDOU (BDS)

Meetprincipe
Positiebepaling met satellieten vindt plaats door middel van looptijdmeting: iedere satelliet zendt een signaal uit, voorzien van een code met daarin een tijdstempel en de actuele satellietpositie. De GNSS-ontvanger achterhaalt de looptijd uit het tijdverschil tussen zend- en ontvangsttijdstip van het signaal en berekent zodoende de afstand naar de satelliet.

Om een driedimensionale positie te kunnen bepalen moeten van tenminste vier satellieten signalen ontvangen worden. Naast de drie vectoren voor de ruimtelijke coördinaat geldt ook de klokfout van de ontvanger als onbekende. De coördinaten van de gebruiker komen feitelijk door een ruimtelijke bogensnijding tot stand.

Nauwkeurigheid van de positiebepaling
De nauwkeurigheid van positiebepaling met satellieten hangt af van:

• De lokaal zichtbare satellietconstellatie
• Gebruikte satellietsystemen
• Ionosferische en Troposferische storingen
• Meerwegreflecties (multipad) van het satellietsignaal (reflecties tegen b.v. gebouwen)
• Gebruikte frequenties (één-, twee-, of drie-frequentieontvanger)
• Hardware eigenschappen (signaalafhandeling, berekeningssnelheid, algoritme)

Eén GNSS-ontvanger bereikt gewoonlijk een nauwkeurigheid van 3 tot 10 meter. De uiteindelijk behaalde nauwkeurigheid hangt sterk af van de genoemde factoren. Alleen al de met de zonnecyclus samenhangende ionosferische storingen kunnen een fout tot wel 5 meter veroorzaken.

Verstoringsbronnen
Aangenomen dat er sprake is van een gemiddelde satellietconstellatie, vrijzicht naar de hemel en afwezigheid van meerwegreflecties, kunnen afwijkingen geschat worden als volgt:

• Ionosferische storing: tot 5 meter
• Troposferische storingen: tot 2 meter
• Satelliet baanfouten: tot 1 meter
• Satelliet klokfouten: tot 1 meter
• Ontvanger klokfouten: tot 1 meter

Voor een aantal van deze afwijkingen kan worden gecorrigeerd, mits ze lokaal bekend zijn. Deze benadering wordt bij DGNSS en RTK toegepast.