Türkiye çin Çoklu-GNSS PPP Performans n n …³ na dü³en ortalama görünür uydu say s ....

Türkiye �çin Çoklu-GNSS PPP Performans�n�nDe§erlendirilmesi

Berkay Bahadur1, Metin Nohutcu1

1Geomatik Mühendisli§i BölümüHacettepe Üniversitesi

TUJK 2017 Y�l� Bilimsel Toplant�s�, Kas�m 2017

Bahadur, B., Nohutcu, M. (HÜ) TUJK 2017 1 / 25

�ÇER�K

1 Giri³

2 Çoklu-GNSS Modeli

3 Çoklu-GNSS Yaz�l�m�: PPPH

4 Uygulama

5 Sonuç ve Öneriler

6 Kaynakça


Hassas Nokta Konumlama (Precise Point Positioning - PPP)

Yaln�zca tek al�c�

Hassas uydu ve saat ürünleri(International GNSS Service -IGS)

Global ölçekte

Yüksek konum do§rulu§u (cm -dm) [Zumberge ve ark., 1997],[Heroux ve Kouba, 2001]

Uzun yak�nsama süresi(10 santimetre ve alt� konumdo§rulu§u için yakla³�k 50dakika) [Choy ve ark., 2017]


Küresel Uydu Navigasyon Sistemleri (GNSS)

Sistem Uydu Tipi Sinyal Uydu Say�s�GPS IIR-A/B L1 C/A, L1/L2, P(Y) 12

IIR-M +L2 C 7IIF +L5 12

GLONASS M L1/L2 C/A+P 24K +L3 2

BeiDou GEO B1, B2, B3 5IGSO B1, B2, B3 8MEO B1, B2, B3 7

Galileo IOV E1, (E6), E5a/b/ab 4FOC E1, (E6), E5a/b/ab 6

Tablo: 2017 ba³� itibariyle navigasyon sistemlerinin durumu [Guo ve ark., 2017].


Çoklu-GNSS Entegrasyonu

Temel farkl�l�klar

Yersel referans (WGS84,PZ-90, vb.)

Zaman sistemi (GPST,GLONASS Time, vb.)

Sinyal yap�s� (CDMA -FDMA)

ÇÖZÜM:Tüm uydular için ortak bira§dan elde edilen hassasürünleri kullanmak.IGS Multi-GNSSExperiment - IGS/MGEX


IGS Multi-GNSS Experiment (MGEX)

�ekil: 2017 ba³� itibariyle IGS MGEX istasyonlar�[Montenbruck ve ark., 2017].

500'ün üzerindeIGS istasyonu

1/3'ü MGEXistasyonu

Kurulu³ K�saltma Sistem Yörünge SaatCNES/CLS GRM GPS+GLO+GAL 15 dk 30 sanCODE COM GPS+GLO+GAL+BDS+QZS 15 dk 5 dkGFZ GBM GPS+GLO+GAL+BDS+QZS 15 dk 30 sanJAXA QZF GPS+QZS 5 dk -TUM TUM GAL+QZS 5 dk -Wuhan Univ. WUM GPS+GLO+GAL+BDS+QZS 15 dk 5 dk


Çoklu-GNSS Modeli

Kod ve faz gözlemleri için iyonosfer-ba§�ms�z lineer kombinasyon e³itlikleri:

Ps,jIF ,r = ρs,jr + ˆcdt

sr − ˆcdT

s,j+ T s,j

r + ε(Ps,jIF ,r )

Ls,jIF ,r = ρs,jr + ˆcdtsr − ˆcdT

s,j+ T s,j

r + λsIF N̂s,jIF + ε(Ls,jIF ,r )

burada

ˆcdtsr = cdtsr + bsi ,r

ˆcdTs,j

= cdT sr + bs,ji

N̂s,jIF = Ns,j

i + (Bsi ,r − bsi ,r )− (Bs,j

i − bs,ji )

Belirsizlik parametresi (Ns,ji ) tam say� özelli§ini kaybeder.


Çoklu-GNSS Modeli

GLONASS FDMA sinyalleri kulland�§� için

bRi ,r = bRavg ,r + δbRi ,r , BRi ,r = BR

avg ,r + δBRi ,r

δbRi ,r ve δBRi ,r

frekans-ba§�ml� k�s�mlar(IFB)

PG ,jIF ,r = ρG ,j

r + ˆcdtGr + TG ,j

r + ε(PG ,jIF ,r )

LG ,jIF ,r = ρG ,j

r + ˆcdtGr + TG ,j

r + λGIF N̂G ,jIF + ε(LG ,j

IF ,r )

PR,jIF ,r = ρR,j

r + ˆcdtRr + TR,j

r + ε(PR,jIF ,r )

LR,jIF ,r = ρR,j

r + ˆcdtRr + TR,j

r + λRIF N̂R,jIF + ε(LR,j

IF ,r )

PE ,jIF ,r = ρE ,j

r + ˆcdtEr + TE ,j

r + ε(PE ,jIF ,r )

LE ,jIF ,r = ρE ,j

r + ˆcdtEr + TE ,j

r + λEIF N̂E ,jIF + ε(LE ,j

IF ,r )

PC ,jIF ,r = ρC ,j

r + ˆcdtCr + TC ,j

r + ε(PC ,jIF ,r )

LC ,jIF ,r = ρC ,j

r + ˆcdtCr + TC ,j

r + λCIF N̂C ,jIF + ε(LC ,j

IF ,r )

Her sistem için al�c� saathatas� kestirmek yerinesistemler aras� farkparametresi tan�t�l�r[Cai ve Gao, 2013].


Çoklu-GNSS Modeli

PG ,jIF ,r = ρG ,j

r + ˆcdtGr + TG ,j

r + ε(PG ,jIF ,r )

LG ,jIF ,r = ρG ,j

r + ˆcdtGr + TG ,j

r + λGIF N̂G ,jIF + ε(LG ,j

IF ,r )

PR,jIF ,r = ρR,j

r + ˆcdtGr + cdtRsys + TR,j

r + ε(PR,jIF ,r )

LR,jIF ,r = ρR,j

r + ˆcdtGr + cdtRsys + TR,j

r + λRIF N̂R,jIF + ε(LR,j

IF ,r )

PE ,jIF ,r = ρE ,j

r + ˆcdtGr + cdtEsys + TE ,j

r + ε(PE ,jIF ,r )

LE ,jIF ,r = ρE ,j

r + ˆcdtGr + cdtEsys + TE ,j

r + λEIF N̂E ,jIF + ε(LE ,j

IF ,r )

PC ,jIF ,r = ρC ,j

r + ˆcdtGr + cdtCsys + TC ,j

r + ε(PC ,jIF ,r )

LC ,jIF ,r = ρC ,j

r + ˆcdtGr + cdtCsys + TC ,j

r + λCIF N̂C ,jIF + ε(LC ,j

IF ,r )

Bilinmeyen parametreler

X = [x , y , z , ˆcdtGr , cdt

Rsys , cdt

Esys , cdt

Csys ,Zwet , ....]


Çoklu-GNSS Yaz�l�m�: PPPH

�ekil: Ana Ekran



�ekil: Ön �³leme



�ekil: Modelleme Seçenekleri


PPP Hata Kaynaklar�

Hata kayna§� Giderme tekni§iUydu yörünge hatas� Hassas yörünge ürünü (IGS)Uydu saat hatas� Hassas saat ürünü (IGS)�yonosfer �yonosfer-serbest kombinasyonTroposfer Kuru bile³en düzeltilir, �slak bile³en

kestirilir [Saastamoinen, 1973]Uydu ve al�c� anten fazmerkezi kay�kl�klar�

IGS konvansiyonu (ANTEX)

Rölativistik etkiler IGS konvansiyonu [Kouba, 2015]Uydu faz dönmesi (Wind-up)

IGS konvansiyonu [Kouba, 2015]

Kat� yeryuvar� gelgiti IERS 2010 konvansiyonuOkyanus gelgit yüklemesi IERS 2010 konvansiyonuYeryuvar� dönme para-metreleri

IERS 2010 konvansiyonu[Petit ve Luzum, 2010]



�ekil: Filtreleme Seçenekleri



�ekil: Analizler


Uygulama

Gözlem verisi ve hassas ürünler

9-15 Temmuz 2017 tarihleri aras�nda ANKR ve ISTA istasyonlar�ndantoplanm�³ 24 saatlik statik GNSS verisi ve GFZ taraf�ndan yay�nlananhassas ürünler kullan�lm�³t�r.

Kombinasyonlar

Sadece GPS

GPS ve GLONASS

Çoklu-GNSS (GPS, GLONASS, Galileo ve BeiDou)

De§erlendirme ölçütleri

Konumsal hata, IGS haftal�k çözümlerindeki istasyon koordinatlar�nagöre yerel sistemde (kuzey, do§u ve yukar�) hesaplanm�³t�r.

Yak�nsama süresi, 3 boyutlu konum hatas� 10 santimetrenin alt�nadü³tü§ü ve en az sonraki 10 dakika de§i³medi§i an.


Uygulama

24 saatlik gözlem verilerin de§erlendirilmesi sonucunda elde edilen epokba³�na dü³en ortalama görünür uydu say�s�.

Tablo: Sistem baz�ndagörünür uydu say�lar�.

Sistem ANKR ISTAGPS 10.6 10.3GLONASS 7.7 7.2Galileo 4.3 3.8BeiDou 5.8 2.3


Uygulama ve Sonuçlar

24 saatlik gözlem verilerin de§erlendirilmesi sonucunda elde edilen sonuçlar.


Uygulama ve Sonuçlar

3 saatlik verilerin de§erlendirilmesi sonucunda elde edilen sonuçlar.

Tablo: Farkl� kombinasyonlardan elde edilen ortalama konumsal hatalar.

�stasyon Kombinasyon Konumsal Hata (mm) GPS'e Göre �yile³me (%)K D Y 3B K D Y 3B

ANKRGPS 10 14 25 33 - - - -GPS/GLONASS 8 13 22 29 20 7 12 12ÇOKLU-GNSS 7 11 21 27 30 21 16 18

ISTAGPS 11 18 28 38 - - - -GPS/GLONASS 8 13 20 29 27 28 29 23ÇOKLU-GNSS 6 10 18 24 45 44 36 37

Tablo: Farkl� kombinasyonlardan elde edilen ortalama yak�nsama süreleri.

GPS GPS/ GLO-NASS

ÇOKLU-GNSS

ANKRYak�nsama Süresi (dk) 49.08 33.06 31.67GPS'e Göre �yile³me (%) - 32 35

ISTAYak�nsama Süresi (dk) 54.15 34.78 31.40GPS'e Göre �yile³me (%) - 36 42


Sonuç ve Öneriler

Sonuçlar

Çoklu-GNSS kombinasyonlar� PPP performans�n� ciddi ³ekildeiyile³tirmektedir.

Galileo ve BeiDou sistemlerinin yak�n gelecekte tamamlanacak olmas�PPP anlam�nda önemli f�rsatlar sunmaktad�r.

Öneriler

IGS-MGEX projesi kapsam�nda sunulan ürünlerin kalitesiara³t�r�lmal�d�r.

Çoklu-GNSS kombinasyonlar�n�n atmosfer çal�³malar�ndakullan�labilirli§i ara³t�r�lmal�d�r.

PPPH yaz�l�m� kullan�c�lara aç�larak geli³tirilmesi sa§lanmal�d�r.

Tek-frekansl� PPP çal�³malar�nda performans� de§erlendirilmelidir.


�LG� VE SABRINIZ �Ç�N TE�EKKÜRLER.


Kaynakça

Zumberge, J., He�in, M., Je�erson, D., Watkins, M., Webb, F.,Precise point positioning for the e�cient and robust analysis of GPSdata from large networks, Journal of Geophysical Research, 102(B3),5005:5017, 1997.

Heroux, P., Kouba, J., GPS precise point positioning using IGS orbitproducts, GPS Solutions, 5:2, 12-28, 2001.

Choy, S., Bisnath, S., Rizos, C., Uncovering common misconceptions inGNSS Precise Point Positioning and its future prospect, GPSSolutions, 21, 13-22, 2017.

Guo, F., Li, X., Zhang, X., Wang, J., The contribution of Multi-GNSSExperiment (MGEX) to precise point positioning, Advances in SpaceResearch, 59, 2714-2725, 2017.


Montenbruck, O., Steinberger, P., Prange, L., Deng, Z., Zhao, Q.,Perosanz, F., Romero, I., Coll, C., Sturze, A., Weber, G., Schmid, R.,MacLeod, K., Schaer, S., The Multi-GNSS Experiment (MGEX) of theInternational GNSS Service (IGS) Achievements, prospects andchallenges, Advances in Space Research, 59 ,1671-1697, 2017.

Cai, C., Gao, Y., Modeling and assessment of combinedGPS/GLONASS precise point positioning, GPS Solutions, 17,223�236, 2013.

Saastamoinen, J., Contributions to the theory of atmosphericrefraction, Bulletin Geodesique, 107, 13-34, 1973.

Kouba, J., A guide to using International GNSS Service (IGS)products, http://kb.igs.org/hc/en-us/articles/201271873-A-Guide-to-Usingthe-IGS-Products,2015.


Petit, G., Luzum, B., IERS Conventions 2010� Technical Note No. 36,http://www.iers.org/TN36/, Frankfurt, 2010.


Türkiye çin Çoklu-GNSS PPP Performans n n …³ na dü³en ortalama görünür uydu say s ....

Documents

Transcript of Türkiye çin Çoklu-GNSS PPP Performans n n …³ na dü³en ortalama görünür uydu say s ....