Satellite Navigation
Download as PPTX, PDF5 likes7,022 views
Satellite navigation systems use satellites to allow receivers to determine their precise location using time signals from satellites. Global Navigation Satellite Systems (GNSS) provide global coverage and include GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, and IRNSS. Regional systems augment global systems to improve accuracy through corrections broadcast by geostationary satellites.
Satellite Navigation
- 4. SATNAV SYSTEM • A satellite navigation or satnav system is a system that uses satellites to provide autonomous geo- spatial positioning. • It allows small electronic receivers to determine their location (longitude, latitude, and altitude/elevation) to high precision (within a few metres) using time signals transmitted along a line of sight by radio from satellites.
- 5. Time Signal A time signal is a visible, audible, mechanical, or electronic signal used as a reference to determine the time of day.
- 7. Line-of-sight propagation Line-of-sight propagation is a characteristic of electromagnetic radiation or acoustic wave propagation which means waves which travel in a direct path from the source to the receiver.
- 8. GNSS
- 9. GNSS A satellite navigation system with global coverage may be termed a global navigation satellite system (GNSS).
- 10. GNSS & RNSS: Present
- 11. GPS
- 12. GLONASS
- 15. QZSS
- 16. BeiDou (BDS)
- 17. IRNSS
- 18. Global Navigation Satellite Systems GLONASS GPS GALILEO
- 20. Humans have always been Interested in knowing where Things are………..
- 21. Where to go ?
- 22. • Marking trails with piles of stones (problems when snow falls…or on ocean) • Navigating by stars (requires clear nights and careful measurements) Modern Ideas: • RADAR • GNSS Early Solutions:
- 24. • Developed by US Department of Defense • 1969-Defense Navigation Satellite System (DNSS) formed • 1973-NAVSTAR Global Positioning System developed • 1978-first 4 satellites launched History of the GPS
- 25. • 1993-24th satellite launched; initial operational capability • 1995-full operational capability • May 2000-Military accuracy available to all users History of the GPS
- 26. What is GPS and how it works? GPS, which stands for Global Positioning System, is the system today able to show you your exact position on the Earth anytime, in any weather, anywhere.
- 27. Satellites There are quite a number of satellites out there in space. They are used for a wide range of purposes: satellite TV, cellular phones, military purposes and etc. Satellites can also be used by GPS receivers.
- 28. GPS Satellites The GPS Operational Constellation consists of 24 satellites that orbit the Earth in very precise orbits twice a day. GPS satellites emit continuous navigation signals.
- 29. Velocity x Time = Distance *Distance between satellite and receiver T Signal leaves satellite at time “T” Distance =Velocity xTime
- 30. GPS determines locations on Earth
- 31. Triangulation Geometric Principle: You can find one location if you know its distance from other, already-known locations.
- 32. Triangulation Distance measurements from two satellites limits our location to the intersection of two spheres, which is a circle.
- 33. Triangulation A third measurement narrows our location to just two points.
- 34. Since satellite clocks time is variable a fourth measurement determines which point is our true location Triangulation
- 35. GPS is based on satellite ranging, i.e. distance from satellites …satellites are precise reference points …we determine our distance from them we will assume for now that we know exactly where satellite is and how far away from it we are… if we are lost and we know that we are 11,000 miles from satellite A… we are somewhere on a sphere whose middle is satellite A and diameter is 11,000 miles
- 36. Control Segment 1 Master Station 5 Monitoring Stations Space Segment NAVSTAR : Navigation Satellite Time and Ranging 24 Satellites 20200 Km User Segment Receive Satellite Signal GPS SEGMENTS
- 37. Space Segment • 24 Satellites – 4 satellites in 6 Orbital Planes inclined at 55 Degrees • 20,200 Km above the Earth • 12 Hourly orbits – In view for 4-5 hours • Designed to last 7.5 years
- 38. Period 12 sidereal hours (~11 hours 58 minutes) nearly circular orbit with a semi- major axis of 26 578 km
- 39. Control Segment • Master Control Station – Responsible for collecting tracking data from the monitoring stations and calculating satellite orbits and clock parameters • 5 Monitoring Stations – Responsible for measuring pseudorange data. This orbital tracking network is used to determine the broadcast ephemeris and satellite clock modeling – Ground Control Stations – Responsible for upload of information to the satellites
- 40. C O N T R O L S E G M E N T 1 Master Station 5 Monitoring Stations
- 41. User Segment • The most visible segment • GPS receivers are found in many locations and applications
- 42. Applications of GPS • Navigation • Target tracking • Search and Rescue MILITARY
- 43. Applications of GPS • GPS for surveying • Mapping • Finding lost vehicles CIVILIAN Purposes
- 44. • In Europe quota system Fishermen only allowed to catch certain amount of a particular species of fish on a particular fishing ground • Trials of monitoring fleet incorporating GPS data Applications: Monitoring of Fishing Fleet
- 45. CLASSIFICATION
- 46. CLASSIFICATION • GNSS-1 • GNSS-2 • Core Satellite navigation systems • Global Satellite Based Augmentation Systems
- 47. CLASSIFICATION • Regional SBAS • Regional Satellite Navigation Systems • Continental scale Ground Based Augmentation Systems (GBAS) • Regional scale GBAS • Local GBAS
- 48. GNSS - 1
- 49. GNSS - 1 • GNSS-1 is the first generation system and is the combination of existing satellite navigation systems (GPS and GLONASS), with Satellite Based Augmentation Systems (SBAS) or Ground Based Augmentation Systems (GBAS). • In the United States, the satellite based component is the Wide Area Augmentation System (WAAS), in Europe it is the European Geostationary Navigation Overlay Service(EGNOS), and in Japan it is the Multi-Functional Satellite Augmentation System (MSAS). Ground based augmentation is provided by systems like the Local Area Augmentation System (LAAS).
- 50. GNSS - 2
- 51. GNSS - 2 • It is the second generation of systems that independently provides a full civilian satellite navigation system, exemplified by the European Galileo positioning system. • These systems will provide the accuracy and integrity monitoring necessary for civil navigation; including aircraft. • This system consists of L1 and L2 frequencies (in the L band of the radio spectrum) for civil use and L5 for system integrity. • Development is also in progress to provide GPS with civil use L2 and L5 frequencies, making it a GNSS-2 system.
- 53. Core Satellite navigation systems • Using a core satellite systems allow for autonomous geo-spatial positioning with global coverage without any other information. • GPS: Global Positioning System of the US DoD, operational • GLONASS: Global Navigation Satellite System of Russia, operational • GALILEO: Navigation Satellite System of Europe, in development • COMPASS/BeiDou: Global Navigation Satellite System of China, in development.
- 55. GSBAS • The performance of Global Navigation Satellite Systems (GNSSs) can be improved by regional Satellite- based Augmentation Systems (SBASs). • SBAS improves the accuracy and reliability of GNSS information by correcting signal measurement errors and by providing information about the accuracy, integrity, continuity and availability of its signals.
- 56. GSBAS • SBAS uses GNSS measurements taken by accurately located reference stations deployed across an entire continent. All measured GNSS errors are transferred to a central computing centre, where differential corrections and integrity messages are calculated. • These calculations are then broadcast over the covered area using geostationary satellites that serve as an augmentation, or overlay, to the original GNSS message.
- 57. Existing SBAS
- 58. Existing SBAS • USA: Wide Area Augmentation System (WAAS) • Japan: Multi-functional Satellite Augmentation System (MSAS) • India: GPS and GEO Augmented Navigation (GAGAN) • China: Satellite Navigation Augmentation System (SNAS) (in development) • South Korea: Wide Area Differential Global Positioning System (WADGPS) (in development) • Russia: System for Differential Corrections and Monitoring (SDCM) (in development).
Editor's Notes
- #3: স্যাটেলাইট ন্যাভিগেশন বা স্যাটনাভ ব্যবস্থা একটি দিকনির্দেশক স্বয়ংসম্পূর্ণ মাধ্যম যা কৃত্রিম উপগ্রহের দ্বারা যেকোনো ভূ-অবস্থান প্রদর্শন করতে পারে। বেতার সংযোগের মাধ্যমে এটি ছোট বৈদ্যুতিন যন্ত্রের (জিপিএস) নিখুঁত অবস্থান (কিছু মিটার এর মধ্যে) বলে দিতে পারে (অক্ষাংশ দ্রাঘিমাংশ ও উচ্চতা)। এই ব্যবস্থা দিকনির্দেশন, অবস্থান বা জিপিএস যুক্ত কোন চলমান বস্তুর অবস্থান নিরূপণে কার্যকরী। জিপিএস-কে নিখুঁত স্থানীয় সময় নিরূপণের কাজেও ব্যবহার করা হয়ে থাকে। এই মাধ্যম সম্পূর্ণ আন্তর্জাল এবং দূরভাষ নিরপেক্ষ, যদিও এগুলির ব্যবহার এই স্যাটেলাইট ন্যাভিগেশন ব্যাবস্থাকে আরও নিখুঁত করে তোলে।
- #4: স্যাটেলাইট ন্যাভিগেশন বা স্যাটনাভ ব্যবস্থা একটি দিকনির্দেশক স্বয়ংসম্পূর্ণ মাধ্যম যা কৃত্রিম উপগ্রহের দ্বারা যেকোনো ভূ-অবস্থান প্রদর্শন করতে পারে। বেতার সংযোগের মাধ্যমে এটি ছোট বৈদ্যুতিন যন্ত্রের (জিপিএস) নিখুঁত অবস্থান (কিছু মিটার এর মধ্যে) বলে দিতে পারে (অক্ষাংশ দ্রাঘিমাংশ ও উচ্চতা)। এই ব্যবস্থা দিকনির্দেশন, অবস্থান বা জিপিএস যুক্ত কোন চলমান বস্তুর অবস্থান নিরূপণে কার্যকরী। জিপিএস-কে নিখুঁত স্থানীয় সময় নিরূপণের কাজেও ব্যবহার করা হয়ে থাকে। এই মাধ্যম সম্পূর্ণ আন্তর্জাল এবং দূরভাষ নিরপেক্ষ, যদিও এগুলির ব্যবহার এই স্যাটেলাইট ন্যাভিগেশন ব্যাবস্থাকে আরও নিখুঁত করে তোলে।
- #5: স্যাটেলাইট ন্যাভিগেশন বা স্যাটনাভ ব্যবস্থা একটি দিকনির্দেশক স্বয়ংসম্পূর্ণ মাধ্যম যা কৃত্রিম উপগ্রহের দ্বারা যেকোনো ভূ-অবস্থান প্রদর্শন করতে পারে। বেতার সংযোগের মাধ্যমে এটি ছোট বৈদ্যুতিন যন্ত্রের (জিপিএস) নিখুঁত অবস্থান (কিছু মিটার এর মধ্যে) বলে দিতে পারে (অক্ষাংশ দ্রাঘিমাংশ ও উচ্চতা)। এই ব্যবস্থা দিকনির্দেশন, অবস্থান বা জিপিএস যুক্ত কোন চলমান বস্তুর অবস্থান নিরূপণে কার্যকরী। জিপিএস-কে নিখুঁত স্থানীয় সময় নিরূপণের কাজেও ব্যবহার করা হয়ে থাকে। এই মাধ্যম সম্পূর্ণ আন্তর্জাল এবং দূরভাষ নিরপেক্ষ, যদিও এগুলির ব্যবহার এই স্যাটেলাইট ন্যাভিগেশন ব্যাবস্থাকে আরও নিখুঁত করে তোলে।
- #6: The signal emitted from each satellite is a microwave radio wave containing the time it was transmitted and the satellite’s current orbital position. As signals travel at the speed of light then (if your time-keeping is accurate enough) by calculating the time difference between the satellite signal and your receiver, you can derive the precise distance the signal has travelled from the satellite to reach your receiver. Ultra-precise satellite navigation relies on the same basic principle as counting the seconds after a lightning flash before the accompanying thunder is heard, in order to estimate a storm’s remoteness: a time value is converted into a reckoning of distance.
- #8: A single frequency (or very narrow band) of radiation in a spectrum
- #9: একটি স্যাটেলাইট ন্যাভিগেশন ব্যবস্থা যদি পুরো বিশ্বে কার্যকরী হয় তবে তাকে গ্লোবাল ন্যাভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেম (জিএনএসএস) বলে। ডিসেম্বর ২০১৬ পর্যন্ত মার্কিন NAVSTAR জিপিএস, রাশিয়ান GLONASS এবং ইউরোপিয়ান ইউনিয়নের Galileo গ্লোবাল ন্যাভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেমের আওতায় আসে। চিন তাদের আঞ্চলিক BeiDou ন্যাভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেমকে ২০২০ নাগাদ BeiDou-2 GNSS গ্লোবাল ন্যাভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেমের দিকে পরিণত করে ফেলার প্রক্রিয়ায় আছে।[১] ইউরোপিয়ান ইউনিয়নের Galileo ২০২০ নাগাদ পুরোপুরি কার্যকর হয়ে উঠবে।[২] ভারতের কৃত্রিম উপগ্রহ নির্ভর প্রসারণ ব্যাবস্থা, GPS Aided GEO Augmented Navigation(GAGAN) NAVSTAR জিপিএস এবং GLONASS -এর কার্যক্ষমতা আরো বাড়িয়ে তুলেছে। ভারত ইতিমধ্যেই IRNSS কে NAVIC (Navigation with Indian Constellation) নাম দিয়ে কক্ষপথে স্থাপন করেছে, এটি মূলত কয়েকটি কৃত্রিম উপগ্রহের সমষ্টি যা ভারতীয় উপমহাদেশে দিকনির্দেশনা করতে সক্ষম, জুন ২০১৬ এর মধ্যেই এটি কার্যকর হবে। ফ্রান্স ও জাপান তাদের নিজস্ব জিএনএসএস তৈরির পথে আছে। পুরো বিশ্বে এই ব্যবস্থা কার্যকর করার জন্য মূলত ১৮ থেকে ৩০ টি মাঝারি উচ্চতার, বিভিন্ন কক্ষীয়তলে বিভক্ত উপগ্রহ পুঞ্জ ব্যবহার করা হয়ে থাকে। এগুলির কক্ষীয়তল ৫০°-এর বেশি হেলে থাকে এবং আবর্তনকাল কমবেশি ১২ ঘণ্টা হয়ে থাকে (১২০০০ মাইল বা ২০০০০ কিমি উচ্চতায় এগুলি অবস্থিত)।
- #10: একটি স্যাটেলাইট ন্যাভিগেশন ব্যবস্থা যদি পুরো বিশ্বে কার্যকরী হয় তবে তাকে গ্লোবাল ন্যাভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেম (জিএনএসএস) বলে। ডিসেম্বর ২০১৬ পর্যন্ত মার্কিন NAVSTAR জিপিএস, রাশিয়ান GLONASS এবং ইউরোপিয়ান ইউনিয়নের Galileo গ্লোবাল ন্যাভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেমের আওতায় আসে। চিন তাদের আঞ্চলিক BeiDou ন্যাভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেমকে ২০২০ নাগাদ BeiDou-2 GNSS গ্লোবাল ন্যাভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেমের দিকে পরিণত করে ফেলার প্রক্রিয়ায় আছে।[১] ইউরোপিয়ান ইউনিয়নের Galileo ২০২০ নাগাদ পুরোপুরি কার্যকর হয়ে উঠবে।[২] ভারতের কৃত্রিম উপগ্রহ নির্ভর প্রসারণ ব্যাবস্থা, GPS Aided GEO Augmented Navigation(GAGAN) NAVSTAR জিপিএস এবং GLONASS -এর কার্যক্ষমতা আরো বাড়িয়ে তুলেছে। ভারত ইতিমধ্যেই IRNSS কে NAVIC (Navigation with Indian Constellation) নাম দিয়ে কক্ষপথে স্থাপন করেছে, এটি মূলত কয়েকটি কৃত্রিম উপগ্রহের সমষ্টি যা ভারতীয় উপমহাদেশে দিকনির্দেশনা করতে সক্ষম, জুন ২০১৬ এর মধ্যেই এটি কার্যকর হবে। ফ্রান্স ও জাপান তাদের নিজস্ব জিএনএসএস তৈরির পথে আছে। পুরো বিশ্বে এই ব্যবস্থা কার্যকর করার জন্য মূলত ১৮ থেকে ৩০ টি মাঝারি উচ্চতার, বিভিন্ন কক্ষীয়তলে বিভক্ত উপগ্রহ পুঞ্জ ব্যবহার করা হয়ে থাকে। এগুলির কক্ষীয়তল ৫০°-এর বেশি হেলে থাকে এবং আবর্তনকাল কমবেশি ১২ ঘণ্টা হয়ে থাকে (১২০০০ মাইল বা ২০০০০ কিমি উচ্চতায় এগুলি অবস্থিত)।
- #32: A trigonometric method of determining the position of a fixed point from the angles to it from two fixed points a known distance apart; useful in navigation A method of surveying; the area is divided into triangles and the length of one side and its angles with the other two are measured, then the lengths of the other sides can be calculated
- #33: A trigonometric method of determining the position of a fixed point from the angles to it from two fixed points a known distance apart; useful in navigation A method of surveying; the area is divided into triangles and the length of one side and its angles with the other two are measured, then the lengths of the other sides can be calculated
- #34: A trigonometric method of determining the position of a fixed point from the angles to it from two fixed points a known distance apart; useful in navigation A method of surveying; the area is divided into triangles and the length of one side and its angles with the other two are measured, then the lengths of the other sides can be calculated
- #35: A trigonometric method of determining the position of a fixed point from the angles to it from two fixed points a known distance apart; useful in navigation A method of surveying; the area is divided into triangles and the length of one side and its angles with the other two are measured, then the lengths of the other sides can be calculated
- #47: GNSS-1: is the first generation system and is the combination of existing satellite navigation systems (GPS and GLONASS), with Satellite Based Augmentation Systems (SBAS) or Ground Based Augmentation Systems (GBAS). In the United States, the satellite based component is the Wide Area Augmentation System (WAAS), in Europe it is the European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS), and in Japan it is the Multi-Functional Satellite Augmentation System (MSAS). Ground based augmentation is provided by systems like the Local Area Augmentation System (LAAS). GNSS-2: is the second generation of systems that independently provides a full civilian satellite navigation system, exemplified by the European Galileo positioning system. These systems will provide the accuracy and integrity monitoring necessary for civil navigation; including aircraft. This system consists of L1 and L2 frequencies (in the L band of the radio spectrum) for civil use and L5 for system integrity. Development is also in progress to provide GPS with civil use L2 and L5 frequencies, making it a GNSS-2 system. Core Satellite navigation systems, currently GPS (United States), GLONASS (Russian Federation), Galileo (European Union) and Compass (China). Global Satellite Based Augmentation Systems (SBAS) such as Omnistar and StarFire.
- #48: Regional SBAS including WAAS (US), EGNOS (EU), MSAS (Japan) and GAGAN (India). Regional Satellite Navigation Systems such as China's Beidou, India's NAVIC, and Japan's proposed QZSS. Continental scale Ground Based Augmentation Systems (GBAS) for example the Australian GRAS and the joint US Coast Guard, Canadian Coast Guard, US Army Corps of Engineers and US Department of Transportation National Differential GPS (DGPS) service. Regional scale GBAS such as CORS networks. Local GBAS typified by a single GPS reference station operating Real Time Kinematic (RTK) corrections.
- #50: Regional SBAS including WAAS (US), EGNOS (EU), MSAS (Japan) and GAGAN (India). Regional Satellite Navigation Systems such as China's Beidou, India's NAVIC, and Japan's proposed QZSS. Continental scale Ground Based Augmentation Systems (GBAS) for example the Australian GRAS and the joint US Coast Guard, Canadian Coast Guard, US Army Corps of Engineers and US Department of Transportation National Differential GPS (DGPS) service. Regional scale GBAS such as CORS networks. Local GBAS typified by a single GPS reference station operating Real Time Kinematic (RTK) corrections.
- #52: Regional SBAS including WAAS (US), EGNOS (EU), MSAS (Japan) and GAGAN (India). Regional Satellite Navigation Systems such as China's Beidou, India's NAVIC, and Japan's proposed QZSS. Continental scale Ground Based Augmentation Systems (GBAS) for example the Australian GRAS and the joint US Coast Guard, Canadian Coast Guard, US Army Corps of Engineers and US Department of Transportation National Differential GPS (DGPS) service. Regional scale GBAS such as CORS networks. Local GBAS typified by a single GPS reference station operating Real Time Kinematic (RTK) corrections.
- #55: Augmentation of a global navigation satellite system (GNSS) is a method of improving the navigation system's attributes, such as accuracy, reliability, and availability, through the integration of external information into the calculation process. There are many such systems in place and they are generally named or described based on how the GNSS sensor receives the external information. Some systems transmit additional information about sources of error (such as clock drift, ephemeris, or ionospheric delay), others provide direct measurements of how much the signal was off in the past, while a third group provide additional vehicle information to be integrated in the calculation process.
- #56: A satellite based augmentation system is a vital component in aviation systems across the globe. It provides reliability and accuracy in existing global navigation systems. The infrastructure of satellite based augmentation systems rely on observation and relay ground stations scattered all around the world and global navigation system satellites with fixed positions high above the Earth
- #58: Several countries have implemented their own Satellite-based Augmentation System. For example, in Europe EGNOS covers t USA: Wide Area Augmentation System (WAAS) Japan: Multi-functional Satellite Augmentation System (MSAS) India: GPS and GEO Augmented Navigation (GAGAN) China: Satellite Navigation Augmentation System (SNAS) (in development) South Korea: Wide Area Differential Global Positioning System (WADGPS) (in development) Russia: System for Differential Corrections and Monitoring (SDCM) (in development). he majority of the European Union (EU), along with some neighbouring countries and regions.
- #59: SBAS is essential for applications where accuracy and integrity are critical. In particular, SBAS is indispensable in situations where people’s lives are at stake or where a form of legal or commercial guarantee is required and GNSS is being used. For example, in the aviation sector GPS does not satisfy the strict operational requirements set by the International Civil Aviation Organisation (ICAO) for use in such critical flight stages as final approaches. However, with the addition of SBAS, ICAO standards are satisfied. Beyond the aviation sector, SBAS improves and extends the scope of such GNSS applications as precision farming, on-road vehicle fleet management and geodesy – to name only a few.