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Assessment techniques of tropospheric effects for local augmentation systems (TROPSY)

Ziele
Das Projekt zielt auf eine Verbesserung der Genauigkeit von troposphärischen Verbesserungsalgorithmen für Design, Verifikation und Betrieb von GNSS-Systemen ab. Im Speziellen:
  • Entwicklung von Algorithmen und Dateninput, die den globalen troposphärischen Restfehler für nominale Zustände (1-Sigma-Standardabweichung) reduzieren, wenn nur im Empfänger gespeicherte Daten verwendet werden ("blinder" Modus).
  • Bewertung und Modellierung der Fehlerverteilung des troposphärischen Korrekturalgorithmus (in allen Betriebsarten) in nominalen als auch extremen Zuständen (Fehlerwerte von 1- bis 4-Sigma-Standardabweichung), um die Definition des troposphärischen Fehlers zu erlauben, der für Integritätszwecke in Augmentierungssystemen zu hoch ist.
  • Identifikation von Daten, Algorithmen und Performance für den Betrieb eines lokalen Augmentierungssystems (LAAS – Local Area Augmentation Systems), das troposphärische Korrekturparameter für GNSS-Empfänger in "augmentiertem" Modus liefert (wenn der Korrekturalgorithmus Echtzeit-Parameter empfängt, die für das LAAS-Abdeckungsgebiet anwendbar sind).
  • Entwicklung von troposphärischen Raum/Zeit-Frequenzmodellen für die Nutzung in GNSS- Konstellationssimulatoren.

Kurzbeschreibung
Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) basieren auf der Aussendung elektromagnetischer Entfernungsmesssignale. Die Effekte der Funkwellenausbreitung, die GNSS beeinträchtigen können, haben folgende Gründe: Mehrweg-Signalausbreitung, Abschirmungseffekte am Standort und Ausbreitung durch die Erdatmosphäre (hauptsächlich Ionosphäre und Troposphäre). Unter diesen Effekten hat die übermäßige Weglänge aufgrund der Troposphäre (troposphärische Verzögerung) üblicherweise weniger Einfluss auf die Navigationslösung als andere Ausbreitungseffekte. Während jedoch andere Fehlerquellen durch Systemdesign (z.B. die Nutzung von Mehrfrequenzempfängern, Modulationsschemen und Antennendesign für Mehrweg-Abschwächung, ect.) abgeschwächt werden können, ist die Reduzierung des troposphärischen Verzögerungsfehlers beinahe ausschließlich auf die Verwendung eines Korrekturalgorithmus (troposphärisches Verzögerungsmodell) angewiesen, der auf meteorologische Daten oder die Verwendung von Differentialtechniken basiert.

Das vorangegangene Galileo-Nutzerempfängermodell der ESA (ESA GALTROPO) wurde vor zehn Jahren als eine Entwicklung aus dem RTCA-MOPS-Standard entworfen. Bedingt durch einen steigenden Bedarf an Genauigkeit und Integrität der GNSS-Systeme ist es notwendig, existierende troposphärische Fehlermodelle zu überarbeiten und zu verbessern.

Im Rahmen des TROPSY-Projekts wird ein neues troposphärisches Signalverzögerungsmodell unter Verwendung aktueller meteorologischer Daten erzielt. Das abgeleitete Modell wird unter unterschiedlichen Wetterbedingungen und Nutzerpositionen (inklusive Orte mit einer Seehöhe über 2 km) und bei niedrigen Satellitenelevationswinkel (beginnend mit zwei Grad) getestet werden. Bei erfolgreichen Tests wird das erzielte Modell und die entsprechenden Datensätze an eine Regulierungsbehörde für Funksysteme (z.B. ITU-R) und für die Luftfahrt (z.B. Eurocare und ICAO) für neue oder aktualisierte Empfehlungen übermittelt.

Projektpartner
    TeleConsult Austria GmbH (Projektleitung)
    Technische Universität Wien (Department für Geodäsie und Geoinformation)
    Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
    Technische und Wirtschaftswissenschaftliche Universität Budapest (assoz. Partner)

Finanzierung
TROPSY-Aktivitäten werden über den ESA-Kontrakt Nr. 4000107329/12/NL/LvH finanziert.

Status
    Erfolgreich abgeschlossen im Jahr 2015