Ανάπτυξη λογισμικού για την αξιολόγηση της ποιότητας γεωδαιτικών μετρήσεων GNSS

Σλαβάκης, Χαράλαμπος

Development of software for quality evaluation of geodetic GNSS observations

Διπλωματική εργασία

Author

Σλαβάκης, Χαράλαμπος

Date

2024-10-07

Advisor

Γιαννίου, Μιχαήλ

Πτυχιακή εργασία (20.71Mb)

Keywords

Galileo ; GPS ; Σηματοθορυβικός λόγος ; Gnss ; Ολίσθηση κύκλων ; MATLAB

Abstract

Το δορυφορικό σύστημα πλοήγησης Galileo διαθέτει ήδη μεγάλο αριθμό δορυφόρων και χρησιμοποιείται καθημερινά σε διάφορες εφαρμογές. Για τον λόγο αυτό, έχει ενδιαφέρον η σύγκριση της ποιότητας των μετρήσεών του με αυτές του συστήματος GPS. Παράλληλα, παρατηρείται η αυξανόμενη χρήση δεκτών χαμηλότερου κόστους σε σχέση με τους γεωδαιτικούς δέκτες που κυριαρχούν στις επαγγελματικές εφαρμογές. Στο πλαίσιο αυτό, το Εργαστήριο Γεωδαισίας-Τοπογραφίας-GNSS του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής (ΠΑ.Δ.Α.) έχει εγκαταστήσει έναν μόνιμο σταθμό αναφοράς που χρησιμοποιεί γεωδαιτικό δέκτη, καθώς και δύο επιπλέον δέκτες, έναν μεσαίου και έναν χαμηλού κόστους, για ερευνητικούς σκοπούς. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας, αναπτύχθηκε λογισμικό για τη συγκριτική αξιολόγηση των πρωτογενών μετρήσεων των συστημάτων GNSS. Το λογισμικό αυτό έχει τη δυνατότητα να αναλύει το σηματοθορυβικό λόγο (SNR) καθώς επίσης και να ανιχνεύει σφάλματα ολίσθησης κύκλων (cycle slips), συμβάλλοντας έτσι στην καλύτερη κατανόηση των παραμέτρων που επηρεάζουν την ποιότητα των μετρήσεων υπό διάφορες συνθήκες. Πραγματοποιήθηκαν δύο μελέτες για την αξιολόγηση του λογισμικού και των δεκτών. Η πρώτη μελέτη έλαβε χώρα στην περιοχή της Αγίας Παρασκευής, όπου συγκρίθηκαν δύο γεωδαιτικοί δέκτες. Ο ένας δέκτης τοποθετήθηκε σε ταράτσα κτηρίου χωρίς εμπόδια, ενώ ο δεύτερος τοποθετήθηκε διαδοχικά κάτω από δύο δέντρα, με στόχο να διερευνηθεί η επίδραση των εμποδίων στην ποιότητα των μετρήσεων σε σύγκριση με την καταγραφή σε ανοικτό περιβάλλον. Η δεύτερη μελέτη διεξήχθη στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής (ΠΑ.Δ.Α.), όπου χρησιμοποιήθηκαν οι τρεις εγκατεστημένοι δέκτες διαφορετικού κόστους για να μελετηθεί κατά πόσο το κόστος του δέκτη επηρεάζει την ποιότητα των μετρήσεων. Τα αποτελέσματα από την ανάλυση των δεδομένων που συλλέχθηκαν επαλήθευσαν τη σωστή λειτουργία του λογισμικού που αναπτύχθηκε και ανέδειξαν τη συσχέτιση μεταξύ κόστους δέκτη και ποιότητας μετρήσεων.

Abstract

The satellite navigation system Galileo has already a many operational satellites and is used regularly in various daily applications. For this reason, it is interesting to compare the quality of its measurements with those of the GPS system. At the same time, there is an increasing use of low-cost receivers, which are considerably cheaper compared to the geodetic receivers that dominate professional applications. In this context, the Geodesy-Surveying-GNSS Laboratory of the University of West Attica (UniWA) has installed a permanent reference station operating on a geodetic receiver, as well as two less expensive receivers, one of medium and one of low cost, for research purposes. In the context of this work, software was developed for the comparative evaluation of the raw measurements of GNSS systems. This software has the ability to analyze the signal-to-noise ratio (SNR) as well as to detect cycle slips, thus contributing to a better understanding of the parameters that affect the quality of measurements under various conditions. Two studies were conducted to evaluate the software and the receivers. The first study took place in the area of Agia Paraskevi, where two geodetic receivers were compared. One receiver was placed on the roof of an building that offers unobstructed sky view, while the second one was placed successively under two trees, with the aim of investigating the effect of obstacles on the quality of the measurements. The second study was conducted at the University of Western Attica, where three installed receivers of different costs were used to assess role of the receiver cost on the quality of the measurements. The results from the analysis of the collected data verified the correct operation of the developed software and highlighted the correlation between receiver cost and measurement quality.