Long time variation characteristics of multipath from GPS and glonass observations

Abstract

GPS, GLONASS, BeiDou, QZSS ve Galileo'dan oluşan Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri (GNSS) navigasyon, konum belirleme, jeodezi, davranış belirleme, mühendislik ölçmesi ve tarımsal uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. GNSS ölçümlerini iyonosferik gecikme, troposferik gecikme, alıcı gürültüsü ve çok yolluluk gibi birtakım rastgele ve sistematik hatalar etkilemektedir. Bu hataların çoğu diferansiyel tekniklerle giderilebilir. Ancak, çok yollu gecikmeler, her bir alıcıdan bağımsızdır ve farkla giderilemez. Bu nedenle, çok yolluluk hatası diferansiyel GNSS konum belirlemesinde büyük bir hata kaynağıdır. Bu hatayı azaltmak için dar korelasyon teknolojisi ve filtreleme gibi birçok teknik geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında, GPS ve GLONASS'ın çok yolluluk hatası, uydu-alıcı saat hatalarının, atmosferik gecikmelerinin etkilerini elimine eden P1, P2 sözde uzunlukların ve L1, L2 taşıyıcı fazların doğrusal kombinasyonları kullanılarak 2014 ve 2016 yılları içinde 5 istasyon üzerinde araştırıldı ve değerlendirildi. Bu istasyonlar sırasıyla Djibouti ülkesinde bulunan DJIG, Yunanistan ülkesinde bulunan DYNG, Kenya ülkesinde bulunan MAL2, Mayotte ülkesinde bulunan MAYG ve Seychelles ülkesinde bulunan SEYG istasyonudur. Uygulama sonucunda farklı yıllara ait çok yolluluk sonuçları ve analizleri elde edildi. 2014 yılında, DYNGistasyonunun RMS-MP1 ve RMS-MP2 değerleri her iki sistemde de desimetre seviyesinin altındadır. SEYG istasyonu için, GLONASS RMS-MP1 değeri 0,02 metre büyüklüğünde en küçük çok yolluluk hatasına sahipken, GPS RMS değerleri 0,14 metre büyüklüğünde en yüksek çok yolluluk hatasına sahiptir. 2015 yılında, en küçük RMS-MP1 değerine DYNG ve DJIG istasyonları sahiptir. Her iki sistemdeki en büyük RMS-MP1 değeri ise MAL2 istasyonudur. 2016 yılında, en çok etkilenen istasyon DJIG istasyonudur. Bu çok yolluluk hatası, en çok istasyon anteninin bulunduğu topografyaya birinci dereceden bağlı olduğu sonucuna varılmaktadır.

Global Navigation Satellite Systems (GNSS) that consist of GPS, GLONASS, BeiDou, QZSS, and Galileo have been widely used in navigation, positioning, geodesy, attitude determination, engineering survey and agricultural applications. A number of random and systematic errors like ionospheric delay, tropospheric delay, receiver noise and multipath affect GNSS observations. Most of these errors can be removed by differential techniques. However, multipath delays are independent of each receiver, which cannot be removed by difference. Therefore, multipath is a major error source in differential GNSS positioning. A number of techniques, e.g., notably narrow correlator technology and filtering, have been developed to mitigate multipath errors. In this thesis, the multipath of GPS and GLONASS are estimated and investigated using the linear combinations for both pseudo-ranges P1 and P2 and carrier phases L1 and L2 data with eliminating the effect of receiver and satellite clocks as well as the atmospheric delay from 3-year (2014-2016) GPS and GLONASS observables at 5 stations. These stations are respectively, DJIG station in Djibouti, DYNG station in Greece, MAL2 station in Kenya, MAYG station in Mayotte and SEYG station in Seychelles.Results are obtained in different years based on the multipath results and analysis. In 2014, the RMS-MP1 and RMS-MP2 values of the DYNG station were below the decimeter level in both systems. For the SEYG station, the RMS-MP1 value of GLONASS has a small multipath level of 0.02 meters, while the RMS values of GPS shows the highest multipath level of 0.14 meters. In 2015, the smallest RMS-MP1 value is the DYNG and the DJIG stations. The larger effect is the MAL2 station for the RMS-MP1 values of both systems. In 2016, the most affected station is the DJIG station. These multipath are the most related to the surrounding environments of the antenna.