Implementation of precise point positioning ambiguity resolution technique using multi-GNSS observable-specific bias products
Belirsizlik çözümlü hassas nokta konumlama yönteminin çoklu-GNSS gözlem-spesifik yanlılık ürünleri ile uygulanması
- Tez No: 1003805
- Danışmanlar: DOÇ. DR. METİN NOHUTCU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Küresel konumlandırma sistemleri, Global positioning system
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hassas Nokta Konumlama (PPP), yüksek doğruluk gerektiren uygulamalarda, tek bir alıcıdan elde edilen veriler ile hassas uydu ürünlerinin birlikte kullanılması sayesinde, Küresel Navigasyon Uydu Sistemi (GNSS) topluluğu içinde uzun süredir tercih edilen bir yöntem olmuştur. Ancak, geleneksel PPP yönteminin en büyük dezavantajlarından biri, nispeten uzun yakınsama süreleridir. Bu sorunun üstesinden gelmek amacıyla, araştırmacılar Belirsizlik Çözümlü Hassas Nokta Konumlama (PPP-AR) yöntemini geliştirmiştir. Bu yaklaşım, ağ tabanlı ürünler kullanılarak uyduya özgü donanım hatalarının giderilmesini sağlar ve böylece daha hızlı yakınsama süresi elde edilir. Son yıllarda, dört Uluslararası GNSS Servisi (IGS) analiz merkezi—Avrupa Yörünge Belirleme Merkezi (CODE), Fransa Uzay Araştırmaları Merkezi (CNES), Alman Yer Bilimleri Araştırma Merkezi (GFZ) ve Wuhan Üniversitesi (WUM)—PPP-AR uygulamaları için özel olarak hazırlanmış Gözlem-Spesifik Yanlılık (OSB) ürünleri sağlamaya başlamıştır. Uygulama kolaylıkları nedeniyle bu ürünler, araştırma alanında büyük ilgi görmüştür. Bu çalışmada, adı geçen merkezler tarafından sağlanan OSB ürünlerinin 2024 yılı boyunca gösterdiği performans değerlendirilmiştir. Bu amaçla, açık kaynaklı çoklu-GNSS PPP yazılımı PPPH, PPP-AR işlemlerini destekleyecek şekilde uyarlanmıştır. Analiz, 2024 yılı boyunca sağlıklı GNSS uydularının tümünde çift frekanslı PPP-AR uygulanabilmesi için yeterli OSB verisinin mevcut olduğu günlerin yüzdesini belirlemeye odaklanan bir erişilebilirlik değerlendirmesi ile başlamıştır. Ayrıca, kod ve faz gözlemlerine ait ortalama OSB sayısı da analiz edilmiştir. Erişilebilirlik analizinin ardından, OSB değerlerinin kısa ve uzun vadeli kararlılığı, takımyıldızlar ve analiz merkezleri genelinde günlük tutarlılıklarını ve uzun vadeli değişimlerini tespit etmek için değerlendirilmiştir. Son olarak, yakınsama ve konum doğruluğunu değerlendirmek için, dünya genelindeki 20 IGS istasyonundan alınan 24 saatlik ve 30 saniye örnekleme aralığına sahip veriler, 2024 yılının her ayından bir gün seçilerek işlenmiştir. Yedi farklı işlem modu değerlendirilmiştir: Sadece GPS, sadece Galileo, sadece BeiDou, GPS+Galileo, GPS+BeiDou, Galileo+BeiDou ve GPS+Galileo+BeiDou. Yakınsama performansı, 3B konum doğruluğuna ilişkin 10 cm, 7,5 cm ve 5 cm eşik değerlerine göre; nihai konum doğruluğu ise PPP ve PPP-AR çözümlerinin ortalama mutlak hata (MAE) ve kök ortalama karesel (RMS) hata değerleriyle değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, PPP'de belirsizlik çözümlemesi uygulanmasının, desimetre altı 3B doğruluk seviyesine ulaşma süresini önemli ölçüde azalttığını göstermektedir. Analiz edilen ürünler arasında, CODE ve WUM tarafından sağlanan OSB verileri, sadece GPS, sadece Galileo ve GPS+Galileo modlarında en istikrarlı yakınsama iyileştirmelerini sağlamıştır. BeiDou içeren senaryolarda ise WUM ürünleri daha etkili sonuçlar vermiştir. Örneğin, CODE ürünleri ile ortalama yakınsama süresi 18,9 dakikadan 11,4 dakikaya (sadece GPS), 26,6 dakikadan 14,3 dakikaya (sadece Galileo) ve 16,5 dakikadan 6,6 dakikaya (GPS+Galileo) düşmüştür. WUM ürünleri ise ortalama yakınsama süresini 22,7'den 13,3 dakikaya (sadece GPS), 27,3'ten 15,7 dakikaya (sadece Galileo), 16,3'ten 6,8 dakikaya (GPS+Galileo), 27,7'den 16,2 dakikaya (sadece BeiDou) ve 5,9 dakikaya kadar (GPS+Galileo+BeiDou) indirmiştir. Konum doğruluğu açısından, geleneksel PPP ve PPP-AR çözümleri yakınsama sonrasında benzer performans göstermiştir. 24 saatlik işlem oturumları için, ortalama 3B konumlandırma hataları tüm işlem modları ve analiz merkezleri genelinde milimetre seviyesinde kalmış olup, PPP ve PPP-AR sonuçları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark gözlenmemiştir. Genel olarak, sonuçlar ürün seçiminin, nihai konum doğruluğundan ziyade yakınsama süresini iyileştirme açısından daha kritik bir rol oynadığını ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Precise Point Positioning (PPP) has long been a preferred method within the Global Navigation Satellite System (GNSS) community for achieving high-precision positioning using data from a single receiver in combination with precise satellite products. Despite its benefits, one major limitation of conventional PPP has been its relatively long convergence times. To address this issue, researchers have introduced Precise Point Positioning with Ambiguity Resolution (PPP-AR) method. This approach reduces satellite-related hardware biases through the use of network-derived products, thereby enabling faster convergence. In recent years, four International GNSS Service (IGS) Analysis Centers—the Center for Orbit Determination in Europe (CODE), the Centre National d'Études Spatiales (CNES), the German Research Centre for Geosciences (GFZ), and Wuhan University (WUM)—have begun providing Observable-Specific Signal Bias (OSB) products tailored for PPP-AR applications. Owing to their ease of implementation, these products have attracted significant interest in the research area. This study evaluates the performance of OSB products from these centers over the entire year of 2024. The open-source multi-GNS PPP software, PPPH, was adapted to support PPP-AR processing in the scope of this work. The analysis began with an assessment of product availability, focusing on the percentage of days in 2024 with sufficient OSB data to implement dual-frequency PPP-AR across all healthy GNSS satellites. In addition, the average number of usable OSBs for dual-frequency code and phase signals was analyzed. Following availability, the short- and long-term stability of OSB values was evaluated to capture their day-to-day consistency and longer-term variations across constellations and analysis centers. Finally, to assess convergence and positioning performance, 24-hour datasets sampled at 30-second intervals from 20 global IGS stations were processed for a day in each month of 2024. Seven processing modes were evaluated: GPS-only, Galileo-only, BeiDou-only, GPS+Galileo, GPS+BeiDou, Galileo+BeiDou, and GPS+Galileo+BeiDou. Convergence was measured using 3D positioning accuracy thresholds of 10 cm, 7.5 cm, and 5 cm, while final positioning accuracy was quantified using the mean absolute error (MAE) and the root mean square (RMS) error values of the PPP and PPP-AR solutions. The results demonstrate that ambiguity resolution significantly reduces the time required to reach sub-decimeter 3D positioning accuracy. Among the analyzed products, OSB data from CODE and WUM provided the most consistent improvements in convergence for GPS-only, Galileo-only, and GPS+Galileo modes. WUM products were particularly effective in scenarios involving BeiDou. For instance, average convergence times with CODE products improved from 18.9 to 11.4 minutes (GPS-only), 26.6 to 14.3 minutes (Galileo-only), and 16.5 to 6.6 minutes (GPS+Galileo). WUM products showed average reductions from 22.7 to 13.3 minutes (GPS-only), 27.3 to 15.7 minutes (Galileo-only), 16.3 to 6.8 minutes (GPS+Galileo), 27.7 to 16.2 minutes (BeiDou-only), and down to 5.9 minutes in the GPS+Galileo+BeiDou mode. In terms of positioning accuracy, both the conventional PPP and PPP-AR solutions demonstrated comparable performance after convergence. For 24-hour processing sessions, the average 3D positioning errors remained at the millimeter level across all processing modes and analysis centers, with no statistically meaningful differences between PPP and PPP-AR results. Overall, the findings suggest that product selection plays a more critical role in convergence time optimization than in final positioning accuracy.
Benzer Tezler
- GPS ölçmelerinin planlanması ve ağ tasarımı
Başlık çevirisi yok
ERSOY ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSOY ASLAN
- Küresel navigasyon uydu sistemleri (GNSS) ölçümlerinde uydu yükseklik açısına bağlı ağırlıklandırma stratejilerinin hassas nokta konum belirleme (PPP) performansına etkisi
The effect of weighing strategies depending on satellite height in global navigation satellite system (GNSS) measurements on precise point positioning (PPP) performance
SÜMEYYE NUR KARAUĞUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Jeodezi ve FotogrametriNecmettin Erbakan ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH SERMET ÖĞÜTCÜ
- Investigation of artificial intelligence-based point cloud semantic segmentation
Yapay zeka tabanlı nokta bulutu semantik bölümlendirmesinin incelenmesi
MUHAMMED ENES ATİK
Doktora
İngilizce
2022
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAİDE DURAN
- Otonom mobil robotlarda doğruluk ve hız odaklı lokalizasyon algoritmalarının geliştirilmesi, uygulaması ve karşılaştırmalı analizi
Development, implementation, and comparative analysis of accuracy and speed-oriented localization algorithms in autonomous mobile robots
OZAN VAHİT ALTINPINAR
Doktora
Türkçe
2025
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VOLKAN SEZER
- Fiber optic network-based remote sensing of rail systemsvehicles
Raylı sistem araçlarının fiber optik ağlar kullanılarakuzaktan algılanması
SERHAT BOYNUKALIN
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER