GALILEO: het Europese GNSS
GNSS staat voor Global Navigation Satellite System, oftewel een systeem dat op basis van satellieten wereldwijd navigatie mogelijk maakt. Op dit moment is GPS het enige systeem dat volledig operationeel is. Het Russische systeem (Glonass) is een tijdje niet goed onderhouden en mist nu een aantal satellieten. Ook Galileo wordt een GNSS. Daarnaast heeft ook China plannen om een GNSS te ontwikkelen.
Waarvoor is GNSS infrastructuur nodig?
Op grote schaal wordt tegenwoordig gebruikt gemaakt van GPS, bijvoorbeeld voor autonavigatie en buitenssport. De hiervoor gebruikte ontvangers zijn klein, relatief goedkoop en eenvoudig te bedienen. Afhankelijk van een aantal omstandigheden kun je met dit soort GPS-ontvangers je positie tot op enkele meters bepalen (dwz. gemiddeld genomen zullen fouten in de positiebepaling hooguit een meter of twee zijn, maar er kunnen ook veel grotere fouten voorkomen).
Rijkswaterstaat (RWS) heeft voor de uitvoering van haar primaire werkprocessen plaatsbepaling en navigatie met een hogere kwaliteit nodig dan door de simpele handheld GPS-ontvangers geleverd kan worden. RWS gebruikt dan ook de zogenaamde geodetische ontvangers. Waar de “gewone” ontvangers de uitgezonden codes van de GPS-satellieten gebruiken om posities te bepalen, maken de geodetische ontvangers gebruik van de draaggolf van het signaal zelf. Deze geodetische ontvangers zijn gebaseerd op ingewikkeldere technologie en zijn daardoor dan ook groter en veel duurder (tussen de €5k en €20k).
Om positionering en navigatie tot op 10 centimeter mogelijk te maken, is gebruik van een geodetische ontvanger niet voldoende. Dit komt voornamelijk doordat de samenstelling van de atmosfeer (bijv. luchtvochtigheid) wisselt. Dit probleem is op te lossen door gebruik te maken van een zogenaamd referentiestation. Hier heb je een GPS-ontvanger op een locatie die precies bekend is. Deze bekende locatie wordt vervolgens vergeleken met de locatie die uit de GPS-metingen wordt berekend. Het verschil hiertussen is de gemaakte fout in de positiebepaling.
De eigenschappen van de atmosfeer zijn over grotere gebieden (afstanden tot zo’n 30 kilometer) redelijk hetzelfde. De berekende fout in de positiebepaling van het referentiestation kan daardoor gebruikt worden om metingen van een andere GPS-ontvanger in de buurt te corrigeren. Op deze manier is positiebepaling en navigatie met fouten kleiner dan 10 centimeter mogelijk. Voor deze techniek zijn verschillende namen in gebruik: dGPS (differential GPS), LRK (Long Range Kinematic) en RTK (Real-Time Kinematic).
Voor hoognauwkeurige toepassingen, zoals die van RWS, heb je minimaal één referentieontvanger op een vaste locatie nodig. In de beginperiode van deze techniek werd dan ook gewerkt met losse referentiestations. Bijvoorbeeld, voor de aanleg van de Betuwelijn stonden langs het hele traject referentiestations. Lokale metingen werden gecorrigeerd met behulp van de correcties berekend uit de dichtstbijzijnde referentieontvanger. Als men hier te ver vandaan kwam, werd overgestapt naar de volgende referentieontvanger.
Eind jaren ‘90 is het idee van het GPS referentienetwerk ontstaan. NETPOS, van het Kadaster, is een voorbeeld van zo’n referentienetwerk. Verspreid over Nederland staan dertig GPS ontvangers op vaste locaties. Uit de gemeten posities van deze ontvanger plus hun bekende, vaste, positie wordt bepaald hoe groot de fout in de gemeten positionering ter plaatse is. Uit deze 30 lokale correcties (verkregen verspreid over Nederland) wordt een model gemaakt waaruit je voor elk punt in Nederland een soort gemiddelde correctie van je lokale GPS meting kan krijgen.
De ADS-Eurospace, de Space Group van het AeroSpace and Defence industries association of Europe, heeft een position paper over satellietnavigatie opgesteld, zie Position paper navigatie 2010 - ASD-Eurospace [1.4 MB]