Antti Lehtinen Doppler Positioning with GPS - Matematiikan laitos

More documents

Recommendations

Info

sa. Satelliittien ratatiedot ja aikatieto pitää kuitenkin olla saatavilla. Mikäli navigointisanomaa ei saada, pitää vastaanottimen siis olla yhteydessä esimerkiksi matkapuhelintukiasemaan. Työssa kehitetään myös yleinen teoriapohja Doppler-paikannuksen virhetarkastelulle. Teoria on täysin uusi, mutta perustuu samoihin käsitteisiin, joita käytetään perinteisessä GPS-paikannuksessa. Teorian mukaan paikannusvirhettä estimoitaessa tarkastelu voidaan eriyttää kahteen toisistaan riippumattomaan osaan: mittausvirheiden arvioimiseen ja satelliittigeometrian vaikutuksen laskemiseen. Työssä esitetään myös paikannusvirheteorian käyttomahdollisuuksia esimerkiksi numeerisen laskennan keventämiseksi. Lisäksi arvioidaan Doppler–mittauksiin vaikuttavia virhetekijöitä sekä niiden suuruuksia. Diplomityön numeerisessa osassa uuden paikannusmenetelmän toimivuutta kokeillaan todellisen mittausaineiston avulla. Paikallaanolevalle vastaanottimelle jolla on tarkka aikatieto saadaan paikannusvirheen arvioksi 100–200 metriä. Virheen havaitaan kuitenkin riippuvan hyvin voimakkaasti satelliittien sijainnista sekä saatavilla olevien satelliittisignaalien määrästä. Huonoimmissa tapauksissa menetelmä osoittautuu antavan paikkaestimaatteja, jotka ovat miljoonien kilometrien päässä todellisesta vastaanottimen sijainnista. Hyvänä puolena on se, että työssä kehitetyn virhetarkasteluteorian avulla kyseiset tilanteet kyetään havaitsemaan. Teoria osoittautui toimivaksi myös numeeristen simulointien valossa. Tässä diplomityössä esitetty paikannusmenetelmä voisi toimia varmistusmenetelmänä perinteisen GPS-paikannuksen epäonnistuessa. Paikannusvirheen havaittiin kuitenkin olevan suurempi kuin perinteisellä menetelmällä. Virhe voi olla hyvinkin suuri silloin kun saatavilla on vain vähän satelliittisignaaleja. Lisäksi teoreettisesti on odotettavissa, että vastaanottimen liike aiheuttaa hyvin merkittävän paikannusestimaatin heikkenemisen. vii
Abbreviations and Acronyms C/A coarse/acquisition code cm centimetre DOD U.S. Department of Defence DDDOP Doppler drift dilution of precision DDOP Doppler dilution of precision DHDOP Doppler horizontal dilution of precision DGDOP Doppler geometrical dilution of precision DGPS differential GPS DOP dilution of precision DPDOP Doppler position dilution of precision DVDOP Doppler vertical dilution of precision ECEF Earth-centred Earth-fixed coordinate system ECI Earth-centred inertial coordinate system GDOP geometrical dilution of precision GPS Global PositioningSystem Hz hertz m metre Matlab Matrix Laboratory, a mathematical software MHz megahertz PRN pseudorandom noise P(Y) precision code s second SA selective availability viii
Page 1 and 2: TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY De
Page 3 and 4: Contents Abstract v Tiivistelmä vi
Page 5 and 6: 5.2.3 Applications of the Doppler D
Page 7: Tiivistelmä TAMPEREEN TEKNILLINEN
Page 11 and 12: σ2 variance, covariance a vector i
Page 13 and 14: Chapter 1 Introduction Satellite po
Page 15 and 16: Chapter 2 The Doppler Effect In thi
Page 17 and 18: in Figure 2.2. The shape of the so
Page 19 and 20: Chapter 3 The Global Positioning Sy
Page 21 and 22: sufficiently many satellites, the r
Page 23 and 24: The satellite signal is very accura
Page 25 and 26: The estimated position and time vec
Page 27 and 28: in weak signal conditions. The key
Page 29 and 30: navigation message. Here, however,
Page 31 and 32: where wi is the satellite velocity,
Page 33 and 34: the receiver clock is runningfast a
Page 35 and 36: Let us now turn into our main goal,
Page 37 and 38: Definition 3. Delta range residuals
Page 39 and 40: method [Fletcher, p. 110], [Kaleva1
Page 41 and 42: product formula a × (b × c) =(a
Page 43 and 44: Chapter 5 Positioning Performance I
Page 45 and 46: eplaced by vi −△wu. Let us rewr
Page 47 and 48: Thus, the time bias effect to the p
Page 49 and 50: Let us first calculate the expected
Page 51 and 52: • Doppler drift dilution of preci
Page 53 and 54: Let us now make the even stronger a
Page 55 and 56: Chapter 6 Numerical Results In Chap
Page 57 and 58: 6.2.2 Numerical Testing of Normalit
Page 59 and 60:
6.2.4 Magnitude of Errors The actua
Page 61 and 62:
Histogram of positioning errors wit
Page 63 and 64:
used for testinghow the algorithm b
Page 65 and 66:
Chapter 7 Conclusions This thesis d
Page 67 and 68:
The positioningalgorithm was develo
Page 69 and 70:
[Hill] Hill, Jonathan. The Principl
show all

Antti Lehtinen Doppler Positioning with GPS - Matematiikan laitos

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?