Hein Zelle en Judith van Bruggen zijn R&D-ingenieurs bij Koninklijke NLR en nauw betrokken bij het onderzoek en de activiteiten op het gebied van satellietnavigatie en Galileo. “NLR heeft een rijke historie in het vergaren van kennis op het gebied van satellietnavigatie”, aldus Van Bruggen. “NLR was betrokken bij de ontwikkeling van GPS, EGNOS – een aanvullend navigatiesysteem voor de luchtvaart – en vervolgens bij Galileo. Nu het Galileo-systeem online komt, verschuift de nadruk van ontwikkeling naar testen, verificatie en monitoring. NLR bestudeert de risico’s, kwetsbaarheden en prestaties van ontvangers en detecteert storingen. Wat zijn de kenmerken van dergelijke interferentie en hoe kan dit worden tegengegaan? Welke speciale antennetechnologie of welke speciale algoritmen moeten in de ontvangers worden gebruikt om storingen te detecteren en uit te filteren? NLR heeft inzicht in het Galileo-systeem, de signalen en navigatieberichten, de systemen op de grond en de typische kenmerken van storende signalen.”
NLR levert ondersteuning en advies aan het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat, het Ministerie van Defensie, de politie, Rijkswaterstaat, Luchtverkeersleiding Nederland (LVNL) en anderen over het gebruik van GPS, EGNOS en Galileo. Het doel van dit advies is om vitale infrastructuur, bijvoorbeeld bij de integratie van GPS of Galileo in bestaande applicaties te beschermen. Met een multidisciplinaire aanpak wordt kennis verzameld en gebundeld vanuit de verschillende activiteiten van NLR en initiatieven waaraan het deelneemt. Enkele voorbeelden:
Prestatiebewaking Galileo
De primaire taak van het Galileo Referentiecentrum (GRC) in Nederland is het monitoren van de prestaties van Galileo. Koninklijke NLR levert samen met andere partijen in een consortium meetgegevens en prestatieberekeningen aan het GRC. In het kader van de Nederlandse bijdrage vraagt het NLR gegevens op bij het Kadaster en verwerkt deze. In Nederland beschikt het Kadaster over een eigen netwerk van satellietontvangers om de nauwkeurigheid van landmeetkundige metingen te verbeteren. Metingen worden eveneens uitgevoerd met het testvliegtuig Cessna Citation van NLR.
Bewaking van luchthavens
Voor Luchtverkeersleiding Nederland (LVNL) meet NLR de prestaties van GPS, EGNOS en Galileo op Nederlandse vliegvelden. Op basis van deze metingen kan LVNL op basis van GNSS nieuwe aanvliegroutes en -procedures invoeren en hieraan worden strenge eisen gesteld. Aanvliegroutes op basis van GNSS bieden belangrijke voordelen, zoals flexibelere routes, lager brandstofverbruik, minder lawaai en lagere kosten voor infrastructuur op vliegvelden.
Onbemande systemen in de luchtvaart en dronewereld
Het volgen van onbemande systemen, onbemande vliegtuigen, auto’s en schepen wordt wereldwijd al op grote schaal toegepast. Tijdens autonoom vliegen, rijden en varen wordt de positie naar een centraal systeem gestuurd en bewaakt. NLR onderzoekt de kwetsbaarheden van ontvangers en hoe deze verbeterd kunnen worden. Hierbij wordt onder andere gekeken naar de soorten problemen die zich in de praktijk voordoen en het herkennen van de kenmerken daarvan. Het belangrijkste aspect hier is detectie.
Koninklijke NLR heeft veel kennis over luchtvaart- en dronenavigatie, die tot de vitale infrastructuur worden gerekend. NLR beschikt daarnaast over specifieke expertise op het gebied van het ontwerp van antennes, niet alleen voor gebruik in de luchtvaart en dronewereld, maar ook in de ruimtevaart. Antennes kunnen verschillende vervormingen uit de ether verwijderen voordat de signalen daadwerkelijk worden verwerkt.
U-Space satellietnavigatie voor drones
U-Space maakt deel uit van het Europese SESAR-programma, een initiatief dat zorgt voor efficiënt, veilig en beveiligd vliegen met drones. Het is de verwachting dat drones in de toekomst op grote schaal zullen worden ingezet. Met name voor professionele drones is het nodig dat er wet- en regelgeving wordt ontwikkeld, zodat handhavingsinstanties kunnen controleren waar drones vliegen en of drones daadwerkelijk de vooraf geplande route vliegen. Navigatie speelt hierbij een belangrijke rol: hoe kun je garanderen dat de drone de route vliegt en wat doe je als je merkt dat hij van die route afwijkt? Daarnaast moeten er strenge eisen worden gesteld om de veiligheid van mensen te garanderen, bijvoorbeeld wanneer de politie drones boven mensenmassa’s laat vliegen.
Wat is Galileo?
Galileo is een wereldwijd civiel satellietnavigatiesysteem dat wordt ontwikkeld door de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) en de Europese Commissie. Het is het grootste Europese ruimteproject ooit. Galileo is sinds december 2016 beschikbaar voor gebruik en zal in 2020 volledig operationeel zijn. Het systeem is vrij toegankelijk voor iedereen. Galileo bestaat uit 30 satellieten (27 + 3 in reserve) die onafhankelijk van elkaar nauwkeurigere informatie kunnen verstrekken dan het bekende GPS.
Gezamenlijke testactiviteiten
Naast de openbare signalen, die iedereen kan ontvangen, bestaan er ook beveiligde signalen. GPS maakt gebruik van de P(Y)-code, een specifiek systeem voor defensie. Deze gecodeerde signalen zijn moeilijk te reproduceren. Galileo Public Regulated Service (PRS), de gecodeerde navigatiedienst van Galileo, is in principe ontwikkeld voor de publieke sector of voor civiele doeleinden: politie, hulpdiensten zoals brandweer en vitale infrastructuur. Daarnaast kan het ook voor defensiedoeleinden gebruikt worden. Grote Europese landen als Frankrijk en Duitsland zien het echter vooral als een navigatiedienst voor militaire doeleinden.
NLR neemt deel aan Joint Test Activities, een Europees initiatief om de introductie van het PRS-signaal te stimuleren. In verschillende Europese landen wordt een monitoringnetwerk opgezet om expertise te verzamelen voor de gebruikers. Er wordt onderzoek gedaan naar verschillende vormen van interferentie in de Galileo-signalen in de ether. NLR onderzoekt de meetgegevens en helpt bij het uitvoeren van metingen ten behoeve van bewaking van het Nederlandse deel. De resultaten uit alle landen worden gepubliceerd voor het grote publiek, zoals de Europese commerciële sector.
Nieuwe ontwikkelingen in de satellietnavigatie Galileo
“Door de komst van Galileo ontstaan er talloze nieuwe mogelijkheden”, zegt Zelle. “Dit is bijvoorbeeld het geval bij rekeningrijden. Het betekent dat je moet weten dat het voertuig onderweg is, welke route het neemt en hoeveel kilometer het al heeft afgelegd. Dat alles moet worden vastgelegd met een ontvanger in het voertuig. Een belangrijk aspect hierbij is dat interferentie in de signalen moet worden tegengegaan, zodat de kilometerregistratie echt betrouwbaar is.”
Meer informatie
Wilt u meer weten over satellietnavigatie en hoe Koninklijke NLR u daarbij kan helpen,
kijk dan op onze website
Ook autonoom rijden is sterk in opkomst. Er moeten eisen worden opgesteld voor deze systemen, voordat ze daadwerkelijk op de weg worden toegelaten. NLR heeft dit voor de bemande luchtvaart in de lucht- en ruimtevaartsector al in kaart gebracht en het lijkt erop dat dit tevens een belangrijke rol gaat spelen bij autonoom rijden.
Wanneer vervolgens de regelgeving wordt ontwikkeld en geïmplementeerd, is een verificatiestap nodig: er moet worden getest hoe goed systemen werken, of ze voldoen aan de gestelde eisen en of systemen blijven voldoen aan ontwikkelingen in de markt. “De nadruk verschuift van overheidsinstanties naar commercieel gebruik”, zegt Zelle, “en daar liggen aantrekkelijke kansen.”
