Çoklu-GNSS hassas nokta konumlama yazılımı geliştirilmesi ve performans analizi: GTU-APAS

Abstract

Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri (Global Navigation Satellite Systems, GNSS) günümüzde birçok alanda etkin şekilde kullanılmaktadır. Özellikle konum belirleme amaçlı çalışmalar için elverişli ve avantajlıdır. 1990'lardan beri kullanılan mutlak konum belirleme yöntemi olan hassas nokta konumlama (Precise Point Positioning, PPP) tekniği bu alanda kritik bir yere sahiptir. PPP yönteminde, Uluslararası GNSS Servisi (International GNSS Service, IGS) tarafından farklı analiz merkezleri aracılığıyla hesaplanan yörünge ve saat ürünlerini kullanılarak, referans bir alıcıya ihtiyaç olmaksızın, santimetre doğruluğunda konum elde edilebilmektedir. Bu tez çalışmasında, çift frekanslı alıcılardan elde edilen kod ve faz ölçüleri ile hem GPS PPP hem de çoklu-GNSS PPP uygulamaları yapılmıştır. Değerlendirme metodolojisi kapsamında, öncelikle hata kaynaklarını uygun şekilde düzelten ve matematiksel modeller ile parametre kestirimi yapan, MATLAB tabanlı GTU-APAS (Gebze Technical University-Automatic PPP Analysis Software) adında bir PPP yazılımı geliştirilmiştir. PPP yönteminde güncel çalışmalar, kısa süreli ölçülerle daha doğru sonuçlara ulaşılması yönünde devam etmektedir. Literatür incelendiğinde yakınsama süresinin kısalmasına çoklu-GNSS kullanımı önemli ölçüde katkı sağlamıştır. Buna bağlı olarak hem uydu sayısının artması hem de yeni sinyallerin sistemlere entegre olmasıyla, PPP çalışmalarında doğruluk ve yakınsama süresi açısından analizler ve incelemeler yapılmaktadır. Bu çalışma ile de geliştirilen yazılım kullanılarak hem GPS PPP performansı hem de GLONASS, Galileo ve BeiDou sistemlerinin GPS ile farklı kombinasyonları değerlendirilerek performansları incelenmiştir. Seçilen 24 saatlik verilerin GTU-APAS yazılımıyla GPS-PPP çözümünden ortalama yakınsama süresi ve karesel ortalama hatası sırasıyla 28.9 dk. ve 3.45 cm olarak bulunmuştur. Ayrıca 3 saatlik çoklu-GNSS çözümlerinde ise yakınsama süresi belirgin şekilde azalmış ve ortalama hata kıstasına göre daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür.Global Navigation Satellite Systems (GNSS) are used effectively in many areas today. It is particularly convenient and advantageous for studies for position determination. The Precise Point Positioning (PPP) technique, an absolute positioning method used since the 1990s, has a critical place in this area. In the PPP method, centimeter accuracy can be obtained without the need for a reference receiver, by using the orbit and clock products calculated by the International GNSS Service (IGS) through different analysis centers. In the thesis, both GPS PPP and multi-GNSS PPP applications were made with code and phase measurements obtained from dual-frequency receivers. Within the scope of the evaluation methodology, a PPP software named GTU-APAS (Gebze Technical University-Automatic PPP Analysis Software) is based on MATLAB, which firstly corrects the error sources and makes parameter estimation with the mathematical models was developed. Current studies in the PPP method continue to achieve more accurate results with short-term measurements. The use of multi-GNSS contributed significantly to the reduction of convergence time when the literature was examined. Accordingly, with the increase in the number of satellites and the integration of new signals into the systems, analyzes and examinations are made in terms of accuracy and convergence time in PPP studies. In this study, using the developed software, both GPS PPP performance and different combinations of GLONASS, Galileo and BeiDou systems with GPS were evaluated and their performances were examined. The mean convergence time and root mean square error of the selected 24-hour data from the GPS-PPP solution with GTU-APAS software were found to be 28.9 minutes and 3.45 cm, respectively. In addition, in 3-hour multi-GNSS solutions, the convergence time was significantly reduced and showed better results according to the average error criterion.