Vylepšená kombinace hodin multi-GNSS pro přesné polohování bodů
Loading...
Date
2025-03-24
Authors
Białas, Jakub
Zajdel, Radosław
Sośnica, Krzysztof
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně,Fakulta stavební
Altmetrics
Abstract
Vysoce přesné a stabilní parametry drah družic a jejich hodin jsou klíčové pro přesné určování polohy, navigaci a synchronizaci času v globálních navigačních satelitních systémech (GNSS). Zatímco International GNSS Service (IGS) poskytuje kombinované hodinové produkty pro GPS, jednotný multi-GNSS hodinový produkt pro GPS, GLONASS, Galileo a BeiDou ještě nebyl vyvinut. Účelem našeho výzkumu je vyvinout multi-GNSS časový produkt pro uživatelské aplikace založené na Software for Precise Orbit and Clock Combination (SPOCC). To by zvýšilo spolehlivost a konzistenci multi-GNSS určování polohy a času.
Klíčovou výzvou je kombinace řešení Inter-System Biases (ISB) a nekonzistencí v modelování drah družic a jejich hodin mezi různými IGS analytickými centry (ACs), což může způsobovat velké nesrovnalosti. Toho lze dosáhnout přirovnáním hodinových produktů k vybraným stabilním AC produktům, následovaným přirovnáním ISB všech konstelací k referenční konstelaci GPS a korekcemi hodin způsobenými chybami v radiální složce oběžné dráhy. Poté jsou přirovnané hodinové produkty kombinovány pomocí iterativního váženého průměru s vahami založenými na inverzních normalizovaných složkách rozptylu (VCE) a středních kvadratických chybách (RMS).
Provedli jsme různé kombinace hodinových produktů manuálním nastavením referenčního AC a změnou referenční konstelace z GPS na Galileo. Výsledky ukazují, že nejvýraznější pokles stability a přesnosti hodinových korekcí byl způsoben přirovnáním hodinových produktů na referenční AC. To je způsobeno nesprávným algoritmem výběru referenční AC na základě hodnot nejbližších k mediánu ze všech AC. Analyzujeme stabilitu různých kombinovaných hodinových produktů GNSS pomocí modifikovaných Allanových odchylek a dalších charakteristik meziepochové stability kombinovaných multi-GNSS hodinových produktů a modely.
Highly accurate and stable satellite orbit and clock products are crucial in precise positioning, navigation and time synchronisation in Global Navigation Satellite Systems (GNSS). While the International GNSS Service (IGS) provides combined clock products for GPS, a unified multi-GNSS clock product including GPS, GLONASS, Galileo, and BeiDou has not yet been developed. The purpose of our research is to develop the multi-GNSS clock product combination for user applications based on the Software for Precise Orbit and Clock Combination (SPOCC). This would increase the reliability and consistency of multi-GNSS positioning and timing. Key challenges include resolving inter-system biases (ISBs) and inconsistencies in the orbit and clock modeling among IGS Analysis Centers (ACs), which can introduce major discrepancies. This can be achieved by aligning the clock products to a selected stable AC’s products, followed by an ISB alignment of all constellations to the GPS reference constellation, and the clock corrections due to errors in the radial orbit component. Thereafter, the aligned clock products are combined using an iterative weighted mean, with weights based on the inverse normalized variance components (VCE) and root mean square errors (RMS). We conducted various combinations of clock products by manually adjusting the reference AC and changing the reference constellation from GPS to Galileo. The results show that the most significant decline in the stability and accuracy of the clock corrections was caused by the alignment of clock products to the reference AC. This is due to an incorrect algorithm of selecting reference AC based on values closest to the median of all ACs. We analyze the stability of different combined GNSS clock products using Modified Allan Deviations and other characteristics of inter-epoch stability of combined multi-GNSS clock products.
Highly accurate and stable satellite orbit and clock products are crucial in precise positioning, navigation and time synchronisation in Global Navigation Satellite Systems (GNSS). While the International GNSS Service (IGS) provides combined clock products for GPS, a unified multi-GNSS clock product including GPS, GLONASS, Galileo, and BeiDou has not yet been developed. The purpose of our research is to develop the multi-GNSS clock product combination for user applications based on the Software for Precise Orbit and Clock Combination (SPOCC). This would increase the reliability and consistency of multi-GNSS positioning and timing. Key challenges include resolving inter-system biases (ISBs) and inconsistencies in the orbit and clock modeling among IGS Analysis Centers (ACs), which can introduce major discrepancies. This can be achieved by aligning the clock products to a selected stable AC’s products, followed by an ISB alignment of all constellations to the GPS reference constellation, and the clock corrections due to errors in the radial orbit component. Thereafter, the aligned clock products are combined using an iterative weighted mean, with weights based on the inverse normalized variance components (VCE) and root mean square errors (RMS). We conducted various combinations of clock products by manually adjusting the reference AC and changing the reference constellation from GPS to Galileo. The results show that the most significant decline in the stability and accuracy of the clock corrections was caused by the alignment of clock products to the reference AC. This is due to an incorrect algorithm of selecting reference AC based on values closest to the median of all ACs. We analyze the stability of different combined GNSS clock products using Modified Allan Deviations and other characteristics of inter-epoch stability of combined multi-GNSS clock products.
Description
Citation
Družicové metody v teorii a praxi 2025, s. 73-74. ISBN 978-80-86433-86-8.
http://geodesy.fce.vutbr.cz/konference/gnss-seminar/
http://geodesy.fce.vutbr.cz/konference/gnss-seminar/
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Comittee
Date of acceptance
Defence
Result of defence
Document licence
© Vysoké učení technické v Brně,Fakulta stavební