Flere satellitter gir bedre navigasjon

Et doktorgradsarbeid utført ved NMBU presenterer utviklingen fra tradisjonell Precise Point Positioning (PPP) basert på GPS og Glonass til også å omfatte de nye globale satellittnavigasjonssystemene Galileo og BeiDou. Bruk av alle fire konstellasjoner bidrar til mer nøyaktig beregning av posisjon enn bruk av kun GPS og Glonass.

Flere satellitter gir bedre navigasjon

Javier Tegedor disputerer 28. august 2015 for graden ph.d. ved NMBU – Norges miljø- og biovitenskapelige universitet med avhandlingen «Multi-Constellation Satellite Navigation: Precise Orbit Determination and Point Positioning».

Satellittbasert posisjonsbestemmelse ved bruk av GNSS (Global Navigation Satellite Systems) er et fagfelt i hurtig utvikling. Nye globale satellittnavigasjonssystemer som Galileo og BeiDou er etablert, og de eksisterende systemene GPS og Glonass er modernisert. Dette gjør at det er flere satellitter, frekvenser og signaler tilgjengelig for navigasjon og stedfesting. Optimal utnyttelse av all tilgjengelige informasjon er et stort internasjonalt forskningsfelt.

Fokus på presis punktbestemmelse
Javier Tegedors avhandling fokuserer spesielt på presis punktbestemmelse - Precise Point Positioning (PPP) - som benytter nøyaktige estimater av koordinater og klokkekorreksjoner for GNSS-satellittene til å beregne brukerens absolutte posisjon med nøyaktighet på centimeter-nivå. Takket være presise koordinater- og klokkeprodukter som leveres av International GNSS Service (IGS), har PPP-teknikken fått bred utbredelse siden den ble introdusert på siste del av 90-tallet. I begynnelsen ble bare GPS brukt i PPP, senere ble også Glonass inkludert.

Som følge av GNSS-moderniseringen, er det behov for å forbedre de eksisterende klokkeproduktene slik at fler-frekvens PPP kan støttes. Avhandlingen tar også for seg den nyeste GPS L5-frekvensen og beskriver begrensningene til de nåværende klokkeproduktene som er basert på GPS L1/L2. Disse produktene kan ikke uten videre brukes i PPP-løsninger som benytter GPS L5, på grunn av frekvensavhengige effekter i satellittklokkene.

Egne satelittkoordinater og klokkekorreksjoner må på plass for Galileo og BeiDou
Det må estimeres egne nøyaktige satellittkoordinater og klokkekorreksjoner for de nye satellittsystemene Galileo og BeiDou før disse systemene kan inkluderes i PPP-beregninger. Tegedors avhandling presenterer estimater som er basert på foreløpige observasjonsdata for de nye systemene. Han beskriver hvordan de nye GNSS-satellittene bidrar til PPP-løsningen og hvilke faktorer som begrenser den oppnåelige banenøyaktigheten for disse systemene.

Oppnådd ytelse i posisjonsdomenet er lovende, men bidraget til PPP-nøyaktigheten er litt redusert på grunn av begrensinger i noen av de eksisterende modellene som benyttes for Galileo og BeiDou. Før Galileo og BeiDou gir like store bidrag til posisjonsnøyaktigheten som GPS og Glonass, er det påkrevd med en ytterligere modellforbedring for de nye systemene.

Som en del av forskningsarbeidet, har Tegedor også presentert PPP-resultater basert på kun BeiDou-systemet.

Dynamisk posisjonstest
Avslutningsvis har konseptene for fler-konstellasjons posisjonsbestemmelse, som er nevnt ovenfor, blitt testet i en dynamisk posisjonstest i typiske maritime omgivelser hvor to GNSS mottakere ble installert om bord i en hurtigferge som operer i Oslofjorden. I en PPP beregning med GPS, Glonass, Galileo og BeiDou ble flertydighetene til faseobservasjonene initialisert til integer-verdier og beregnede koordinater ble sammenlignet med koordinater fra en standard differensiell RTK (Real Time Kinematic) beregning.

 

 

Published 26. august 2015 - 14:48 - Updated 23. mai 2017 - 19:19