Συστήματα GPS - Λογισμική υλοποίηση

Σαλή-Ογλού, Οκάν

GPS Systems - Software Implementation

Διπλωματική εργασία

Author

Σαλή-Ογλού, Οκάν

Date

2023-07-13

Advisor

Τσακιρίδης, Οδυσσέας

Διπλωματική Εργασία (2.998Mb)

Keywords

GPS ; Global positioning system ; GNSS ; MATLAB

Abstract

Το Global Positioning System (GPS) είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία που παρέχει πληροφορίες τοποθεσίας και χρόνου σε όλες τις καιρικές συνθήκες, οπουδήποτε πάνω ή κοντά στη Γη. Η ανάπτυξη των σημάτων GPS έχει επηρεάσει σημαντικά διάφορους τομείς όπως η πλοήγηση, η τοπογραφία, η γεωδαισία και η χαρτογράφηση. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να διερευνήσει τις δυνατότητες του συστήματος GPS αναπτύσσοντας έναν κώδικα Matlab που μπορεί να επεξεργάζεται σήματα GPS και να εκτελεί διάφορες εργασίες όπως δορυφορική παρακολούθηση, πλοήγηση και ανάλυση σφαλμάτων. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο των σημάτων GPS και η δομή τους, συμπεριλαμβανομένων των συχνοτήτων φέροντος L1 και L2, των τεχνικών πολλαπλής πρόσβασης διαίρεσης κώδικα (CDMA) και της δομής των μηνυμάτων πλοήγησης. Η εφαρμογή του κώδικα Matlab, συμπεριλαμβανομένων των αλγορίθμων για δορυφορική παρακολούθηση, λύσεις πλοήγησης και ανάλυση σφαλμάτων, συζητείται επίσης λεπτομερώς. Τα αποτελέσματα του κώδικα επικυρώνονται χρησιμοποιώντας πραγματικά δεδομένα σήματος GPS και αξιολογείται η ακρίβεια της λύσης πλοήγησης. Η ανάπτυξη αυτού του κώδικα Matlab θα χρησιμεύσει ως πολύτιμο εργαλείο για ερευνητές και επαγγελματίες στον τομέα του GPS και της πλοήγησης, παρέχοντας μια πλατφόρμα για περαιτέρω έρευνα και ανάπτυξη. Αυτή η εργασία συμβάλλει στην υπάρχουσα βιβλιογραφία παρέχοντας έναν ολοκληρωμένο και ενημερωμένο οδηγό για την επεξεργασία σημάτων GPS με χρήση Matlab.

Abstract

The Global Positioning System (GPS) is a widely used technology that provides location and time information in all weather conditions, anywhere on or near the Earth. The development of GPS signals has significantly affected various fields such as navigation, surveying, geodesy and mapping. The purpose of this thesis is to explore the capabilities of the GPS system by developing a Matlab code that can process GPS signals and perform various tasks such as satellite tracking, navigation and error analysis. This thesis presents the theoretical background of GPS signals and their structure, including L1 and L2 carrier frequencies, Code Division Multiple Access (CDMA) techniques and the structure of navigation messages. The implementation of the Matlab code, including algorithms for satellite tracking, navigation solutions, and error analysis, is also discussed in detail. The code results are validated using real GPS signal data and the accuracy of the navigation solution is evaluated. The development of this Matlab code will serve as a valuable tool for researchers and practitioners in the field of GPS and navigation, providing a platform for further research and development. This paper contributes to the existing literature by providing a comprehensive and up-to-date guide to GPS signal processing using Matlab.