VIIth Transport Systems Telematics International Conference    17‐19 October 2007, Katowice‐Ustroń, Poland  

 

Główny Urząd Geodezji i Kartografii ul. Wspólna 2, 00‐926 Warszawa tel. +48 22 661 80 17   fax. +48 22 629 18 67 e‐mail: gugik@gugik.gov.pl www.gugik.gov.pl 

The Project is co‐financed by the European Union, 

European Regional Development Fund 

THE PRECISE SATELLITE POSITIONING SYSTEM 

ASG‐EUPOS AND ITS POTENTIAL APPLICATIONS IN TRANSPORT MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA SYSTEMU PRECYZYJNEGO POZYCJONOWANIA SATELITARNEGO          

ASG‐EUPOS W TRANSPORCIE 

ARTUR ORUBA ASG‐EUPOS National Management Center 

Head Office of Geodesy and Cartography 

Wspólna 2, 00‐926 Warszawa, Poland 

tel. 0048 22 737 54 31 

e‐mail: artur.oruba@gugik.gov.pl 

www.asgeupos.pl 

 

 

ABSTRACT 

The project of building a unified precise satellite positioning system  in Poland, carried out by the Head Office of Geodesy  and  Cartography,  is  based  upon  the  idea  of  European  Position Determination  System  (EUPOS). The ASG‐EUPOS  system uses  a  network  of GNSS  reference  stations  to  enable  the  user  determine  real‐time position with  high  precision  using  differential  observation methods.  Such  system may well  be  used  in  any applications  that need differential  (ie. DGNSS) position determination, such as  fleet management, navigation and many more. 

 

STRESZCZENIE  

Realizowany przez Główny Urząd Geodezji i Kartografii projekt budowy systemu precyzyjnego pozycjonowania satelitarnego na obszarze Polski oparty  jest na  idei ogólnoeuropejskiego systemu EUPOS. Polski system ASG‐EUPOS  wykorzystuje  sieć  naziemnych  stacji  referencyjnych  GNSS  w  celu  umożliwienia  jego  użytkownikom określenia  z  wysoką  dokładnością  pozycji  w  czasie  rzeczywistym,  z  wykorzystaniem  różnicowych  metod pomiaru.  System  ten  może  zostać  z  powodzeniem  wykorzystany  wszędzie  tam,  gdzie  wymagane  jest zastosowanie metod różnicowych do zwiększenia dokładności (np. DGNSS), między innymi w zarządzaniu flotą pojazdów, nawigacji i in. 

 

Artur Oruba

 

THE  BA

In  the  laassociateof certainbeen fou

The mostgenerallywith GNScoordinatestimatio

Fig. 1. The satellites an

To  reducto significdistance effects,  pThe essenthe sameobservaticarried odeterminup to fewstation [5

To  use  v(Differentstations hEUPOS  (E[4].  In thebuilt [2]. 

a, The precise sat

ACKGROUN

st  few  years ed  with  the  in objects an End recently. 

t popular wayy GNSS – GlobSS satellites is tes  are  knowon is depende

principle of posind the GNSS rece

ce  the  influecantly  reduceto satellites, possible  politince of differee on a specifieions  carried  oout  in  the spenation by GPS w centimeters5]. 

various  differtial GNSS)  at has to be estaEuropean Pose area of Pola 

tellite positioning

D 

the  demand ncrease  of  soEarth  surface

y to determinebal Navigationbased upon d

wn  (fig.  1).  Bnt on a large 

ition determinatiiver at the same 

ence  of  thesee  errors due  tlimited precisical‐caused  dential measureed area of theout  at  a poinecified point. system arouns (in real‐time

rential  positioa  large  area

ablished. Suchsition Determiand, a cooper

g system ASG‐EUP

on  various  pocial  awarene. Therefore a

e the positionn Satellite Sysdistances betwBut  unfortunanumber of va

ion  in GNSS systetime one can calc

e  factors  diffto unmodeledsion of GNSS sisturbances  oements  is base Earth and cnt  with  knowAs an exampnd 5‐7 meters measuremen

on  determina,  such  as Polh network, baination Systemrating system

POS and its poten

positioning  seess  of  actualalso more and

 in a global restem) receiveween the receately  the  prerious factors. 

ems. Knowing  thculate the coordi

ferential  metd  influence osatellites’ cooof  the  satellitsed on  the asan be determn  coordinatele, one can es, while using nts) and is mo

ation  techniqand or Centrsed on the sam)  is planned called ASG‐E

ntial applications

ervices  has  gr  possibility  td more possib

eference framr that does  iteiver (antennaecision  of  tha 

e position of satnates of this rece

thods  of  obsof  atmosphereordinates, satee  systems  (iessumption,  thmined and elims,  called  a  reestimate  the mdifferential mostly depende

ues  like  RTK al Europe,  a ame referenced  to be develoEUPOS (Active

s in transport 

rown  very  sigo  precisely  dble applicatio

e nowadays ist  for us. The pa phase centeat  –  so  calle

tellites and measeiver in a global re

servation  aree  and  ionospellite constellae.  selective  avhat  the errorsminated by coeference  statmean precisiomethods the pent on the dist

(Real‐Time unified netwe system and oped  in Centre Geodetic Ne

gnificantly.  Thdetermine  theons of positio

s to use a GPSprinciple of per) and satellited  –  absolute

suring  the distanceference frame. 

  used.  They here on  the ation shape, Evailability  in s mentioned aomparing wition,  with  obson of absoluterecision incretance from a 

Kinematics)  oork of GNSS same standarral and Easteetwork EUPOS

2

his  can  be e  position ning have 

S (or more positioning tes, which e  position 

 

ces between 

allow  us measured Earth tidal GPS),  etc. above are h satellite servations e position eases even reference 

or  DGNSS reference rds, called rn Europe S)  is being 

 

Artur Oruba, The precise satellite positioning system ASG‐EUPOS and its potential applications in transport  3

 

THE  ASG‐EUPOS  SYSTEM  STRUCTURE  

The ASG‐EUPOS  system  is based on  a network of  ground  control points on which  signals  from GNSS  (GPS, GLONASS and  in the future also GALILEO) satellites are being constantly observed.  It consists of 94 reference stations in Poland and up to 30 stations in neighboring countries that take part in the EUPOS project [2] [3] [5] [6]. According to the EUPOS standards, the ASG‐EUPOS system is being built based on the following rules [4]: 

• the mean distance between neighboring reference stations equals around 70 km, 

• the stations are regularly distributed, creating a uniform network that covers whole Polish territory, 

• the network assimilates all existing Polish EPN and IGS stations, 

• reference  stations’  coordinates are being estimated  in  the ETRS’89  (European Terrestrial Reference System ‘89) and in local coordinate systems used in Poland, 

• reference stations observe GPS and GLONASS satellites, and are compatible with the GALILEO system when it is available, 

• precise dual‐frequency GNSS receivers are being used on all the stations, 

• the position of all ground control points will be regularly controlled. 

Additionally, the system is based on the rule of open architecture, which assures the possibility to increase not only  the number of  reference stations  included, but also  the  functionality of services offered  [8]. The whole system is planned to be a fundamental reference to all the measurements in Polish national reference frames. The system  provides  a  uniform  and  homogenous  spatial  reference  which  is  also  available  remotely  and therefore enables to use this uniform geodetic framework even outside classic geodetic applications. 

The  raw observational data  from  reference  stations  are being  constantly  transferred –  via high‐speed WAN network – to National Management Centers  in Katowice and Warsaw  [2]  [3]  [5]  [9]. There all  the processing takes place,  including the control of system stability and provision of services. The services provided  (tab. 1) are divided  roughly  into  the  real‐time and postprocessing ones. Those based on  the  real‐time estimation of user’s position are related to calculation of DGNSS or RTK corrections. The postprocessing services provide very precise  position  information,  but  require  long  enough  observation  sets  and  cannot  be  used  in  real‐time applications. 

General division 

Service name 

Measurements method 

Data transmission

Estimated precision 

Minimum hardware requirements 

Real‐time services 

NAWGIS Kinematic (DGNSS)  Internet/ 

GSM/ FM1 

1.0 ‐ 3.0 m L1 GPS receiver, communication module 

KODGIS  0.2 – 0.5 m L1 GPS receiver, communication module 

NAWGEO  Kinematic (RTK) 0.03 m (horiz.) 0.05 m (vert.) 

L1/L2 GPS receiver, communication module 

Postprocessing services 

POZGEO  Static/ kinematic (postprocessing) 

Internet/ hardcopy 

0.01‐0.10 m  L1 GPS receiver 

POZGEO D 

Tab. 1. Services provided by the ASG‐EUPOS system to the users [2] [3] [5] [6]. 

                                                                 1 FM transmission is planned in further future and is correlated with the eventual increasing number of system users. 

 

Artur Oruba

 

Below,  abetween 

Fig. 2. The A

 

ADVAN

Nowadayand reliabproperly any  placdistributi

While prouniversalGSM, alsoother sys

Another is determcountriescalculatioor map. 

Advanced(ger. Fläcpositionin[5] [6]. 

 

a, The precise sat

n  additional  sthem. 

ASG‐EUPOS struc

TAGES  OF  

ys many  applbility of solutidistribute  reae  and  at  anyon of correcti

oviding a stan transmissiono planned thrstems benefitt

important  femined –  the sps  that  take  pons need  to b

d  methods chenkorrekturng, no worse 

tellite positioning

structural  gra

cture and relation

IMPLEMEN

ications  that ions. One of tal‐time correcy  time  in  thions. 

ndardized RTCn ways – the srough FM) – tting from sate

ature of  the pecific  realizapart  in  the  Ebe done  to un

of  RTK  corrparameter) othan 3 cm ho

g system ASG‐EUP

aph  (fig.  2) p

ns between specif

NTING  THE  

require precithe most expections. The ASe  area  of  Po

CM (Radio Tecsame as  in otthe system asellite position 

ASG‐EUPOS  sation of ETRS’EUPOS  projecniformly dete

rrections  estor MAX/iMAXorizontally and

POS and its poten

resents  the m

fic segments. 

SYSTEM  

ise positioninensive aspectsSG‐EUPOS, woland,  gives  t

chnical Commther EUPOS bsures compatestimations. 

system  is  the’89  that  is wict.  This  assurmine positio

timation,  suc  (Master Auxd 5 cm vertic

ntial applications

main ASG‐EUP

g use differes of those apphile being nathe  possibilit

ision For Marbased systemstibility of hard

e uniform  refedely used  in res  that  wheon or  to navig

ch  as  VRS xiliary Concepally, inside th

s in transport 

POS  system  s

ntial methodplications is totionwide andy  to  reduce 

rine Services) s  in neighboridware and sof

erence  framethe whole Euen  crossing  bgate with a si

(Virtual  Reft), assure hige reference s

segments  and

s  to  increase o actually calcd easily accesscosts  associa

corrections foing countries ftware used t

e  in which  theurope, especiaborders,  no ngle navigatio

ference  Statigh precision ostations netwo

4

d  relations 

precision culate and sible  from ated  with 

ormat and (Internet, o develop 

e position ally  in  the additional on system 

ion),  FKP of  satellite ork [2] [3] 

 

Artur Oruba, The precise satellite positioning system ASG‐EUPOS and its potential applications in transport  5

 

THE  ASG‐EUPOS  PROJECT  REALIZATION 

The main goal of the ASG‐EUPOS project is to establish a nationwide network of ground reference stations and a Management Center for sharing corrections necessary for determining the position from GNSS observations with high precision in Poland.  

As a part of the region‐wide EUPOS project, the ASG‐EUPOS project started on the 2nd of August 2005 when a new  contract  for  subsiding  the build of  the ASG‐EUPOS  system was  signed.  The project  is being  financed within the EU Sectoral Operational Programme “Improvement of the Competitiveness of Enterprises” 2004—2006  (SOP  ICE), Measure 1.5  “Development of a  system of entrepreneurs’ access  to  information and public services  on‐line”.  The  Managing  Authority  is  the  Ministry  of  Regional  Development,  the  Department  of European Funds within the Ministry of Science and Higher Education implements the project. The President of the  Head  Office  of  Geodesy  and  Cartography,  as  the  Final  Recipient,  established  the  project  Steering Committee and two counseling bodies: the Programme Council and the Team of Experts. [3] [5] [6] 

In  the  beginning  of  2007  (January,  2nd)  a  final  contract  for  establishing  the  ASG‐EUPOS  system,  including the delivery of a number of GPS mobile survey sets, was signed [3] [5] [6]. This contract additionally  includes connecting the existing and foreign border reference stations to the system. The main stages of the ASG‐EUPOS project have been listed below in table 2. 

July 2004  the ASG‐EUPOS system general concept 

August 2005  signing of the contract for subsiding the build of the system 

September 2005  the beginning of the ASG‐EUPOS project 

January 2006  technical project concept 

July 2006  establishment of the National Management Center 

August 2006  the system establishment put out to tender 

January 2007  signing of the contract on the system establishment 

April‐May 2007  verification of reference stations location 

June‐September 2007  reference stations installation procedure 

September‐October 2007  the beginning of the system testing procedure 

October‐November 2007  the calibration campaign 

December 2007  finalization of the ASG‐EUPOS project 

January 2008  full system operability 

Tab. 2. The ASG‐EUPOS project realization schedule [2] [6]. 

 

PRESENT  AND  POTENTIAL  APPLICATIONS  IN  TRANSPORTATION  SYSTEMS 

Most  issues  related  to  transportation,  such  as  traffic  guidance,  fleet  management,  telematics  in  traffic, navigation,  etc.  require  spatial  reference  to  describe  them  [7].  Usually  in  those  applications,  local  GNSS reference  stations  are  needed  to  produce  DGNSS  corrections  in  real‐time.  But  various  transportation applications  need  different  precision  and availability  levels  of  services.  The  ASG‐EUPOS  system  enables adaptation of sufficient services in various transportation applications, as required.  

The existing –  similar  to ours – German  SAPOS positioning  system  [8]  is being used  in  various  systems  and applications  associated with  transport.  It  is  commonly  known  that  only widespread  reference  systems  like 

 

Artur Oruba, The precise satellite positioning system ASG‐EUPOS and its potential applications in transport  6

 

SAPOS or EUPOS are profitable and economically reasonable [7]. That is why the ASG‐EUPOS system might be well used  in  the  following  transportation applications, providing  cost‐effective  solution  for  transport‐related systems: 

• municipal  transportation  vehicles  ‐  scheduling,  control and guidance.  In  this  case  the GNSS  relative positioning provided by ASG‐EUPOS could increase punctuality and quality of services in bus and tram networks,  increase  flexibility  in  changing  the  routes,  enable  traffic  lights  control  and  dynamic passenger‐directed  information  on  connections.  This  solution  could  significantly  reduce  costs compared to very ineffective “traditional” methods of human based (manual) vehicle control systems. As an example, the SAPOS system plays an important role in the BVG (ger. Berliner Verkehrsbetriebe) Vehicle Scheduling and Control System [7]. 

• public security fleet management. Similar to potential applications in municipal transport, the system gives the possibility to enchance public security effectiveness by helping the police with precise traffic control,  changes of  routes while escorting  important  visitors, navigation and  reporting on  the  fleet of police  cars.  In  Germany,  Berlin  this  has  been  implemented  in  ZVkD  (Central  Police  Traffic  Ser‐vice) [7]. 

• ambulance  fleet management. Relative positioning  (ie. ASG‐EUPOS  system), uniform  in  such a  large area as Poland, gives the opportunity to navigate and control the position of all ambulance vehicles in the  selected  area.  Additional  sensors,  integrated  in  one  multifunctional  system,  ie.  SWD‐KPR (Commanding  Support  System  of  Krakow  Emergency  Service),  enable  full  control  over  ambulance vehicles  and  crew.  This  leads  to  cost  reduction  and work  optimization,  as well  as  integration with other rescue services [1]. 

• precise  lane  traffic  steering.  Positioning  with  ASG‐EUPOS  gives  the  opportunity  to  use  precise positioning data to navigate vehicles  in traffic and collect information on traffic  intensity and flow to adjust infrastructure to sufficient needs. 

• marine navigation in shipyards and river transport. High precision of position calculated with the ASG‐EUPOS  corrections  within  various  available  services  is  crucial  when  navigating  in  shallow  waters or shipyards. 

• railway transport management and scheduling. Real‐time position of trains enables more accurate and remote management, as well as always up‐to‐date information on timetables and possible train delays for passengers. 

Because the ASG‐EUPOS system is not yet fully operational, many possible applications, including those in the area of transport, haven’t been currently revealed. 

 

REFERENCES  

[1]  ANTOSIEWICZ M.  (2007), Wykorzystanie  systemów pozycjonowania precyzyjnego dla potrzeb  ratownictwa (The use of precise positioning systems  in rescue applications), presentation on the regional conference “Applications  of  the  multifunctional  precise  satellite  positioning  system  ASG‐EUPOS”,  Warszawa, 21 March 2007 

[2]  ASG‐EUPOS (2007), Information about the ASG‐EUPOS system, October 2007, http://www.asgeupos.pl/ 

[3]  BOSY J., GRASZKA W., LEOŃCZYK M. (2007), ASG‐EUPOS ‐ A multifunctional precise satellite positioning system in Poland, European Journal of Navigation, vol. 5 (4) September 2007, pp. 2‐6 

[4]  EUPOS (2007), EUPOS – General Information, October 2007, http://www.eupos.org/ 

 

Artur Oruba, The precise satellite positioning system ASG‐EUPOS and its potential applications in transport  7

 

[5]  GRASZKA  W.  (2007)  Wielofunkcyjny  system  precyzyjnego  pozycjonowania  satelitarnego  ASG‐EUPOS (Multifunctional precise satellite positioning system ASG‐EUPOS), Geodeta, Geoinformational Magazine, vol. 2 (141), Feb. 2007, pp. 4‐8 

[6]  GUGiK (2006), ASG‐EUPOS ‐ A multifunctional precise satellite positioning system – information brochure, The Head Office Of Geodesy and Cartography, Warszawa 2006 

[7]  ROSENTHAL G.  (2005), Optimization of  traffic management and  traffic  telematics by multifunctional GNSS services,  presentation  at  METROPOLIS’05  BERLIN  “The  future  of  the  City”,  VIII  METROPOLIS  World Congress, Berlin, 11‐15 May 2005 

[8]  SAPOS (2007), The SAPOS Booklet and Flyer, October 2007, http://www.sapos.de/ 

[9]  WASKO  S.  A.  (2007),  Wykonawczy  projekt  techniczny  wielofunkcyjnego  systemu  precyzyjnego pozycjonowania  satelitarnego  ASG‐EUPOS  (Technical  project  of  multifunctional  precise  satellite positioning system ASG‐EUPOS), WASKO S. A., Geotronics Sp. z o. o., Trimble BV, 2007