A Comparative Performance Analysis of GPS Position Estimation Methods


Creative Commons License

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: Nurullah Gürcan

Danışman: Özgür Ertuğ

Özet:

Çok az miktarda konum hatası toleransına ihtiyaç duyulan birçok uygulama bulunmaktadır. Neredeyse tüm askeri ve havacılık sistemleri için bu durum üzerinde durulması gereken çok önemli bir konudur. Bu yüzden konum tahmininin doğruluğunu birkaç santimetre bile artırmak önemsiz bir gelişme değildir. Konum tahmini hataları, çokyolluluk (multipath) etkisi, iyonosfer ve troposfer etkileri, Doppler kayması, saat hassasiyeti gibi birçok hata kaynağından dolayı meydana gelir. Bu kaynakların yanı sıra, uydu pozisyonları elde edildikten ve ham uzaklık (pseudorange) ölçümleri yapıldıktan sonra uygulanan matematiksel konum hesaplama süreci de bir hata oluşturur. GPS sistemleri, alıcı ile uydu arasındaki mesafe üzerinden konum hesabı yapmaktadır. Alıcı izlediği her uydu için bir denklem elde eder ve denklemin bilinmeyenleri bir denklem kümesiyle çözülebilir. Bu denklem kümesini çözmek için farklı matematiksel yöntemler geliştirilmiştir. Bu çalışmada, literatürde kullanılan üç farklı konum hesaplama algoritmasının konum doğruluğu açısından etkileri karşılaştırılmaktadır. Uydu pozisyonları, konumu bilinen bir sabit GPS alıcı istasyonundan alınan GPS kaydından elde edilmiştir ve alıcı konumu için uydu koordinatları ve alıcı ile uydular arasındaki mesafeleri içeren bir denklem kümesi oluşturulmuştur. Bu denklem kümesi, en küçük kareler yöntemi, ağırlıklı en küçük kareler yöntemi ve çoklaterasyonlu cebirsel yöntem olmak üzere üç farklı konum hesaplama algoritması ile işlenmiştir ve hesaplanan alıcı konumu bilinen alıcı konumu ile karşılaştırılmıştır. Bu tez çaışmasında, ağırlıklandırılmış en küçük kareler yöntemi için üssel ve sigma modellerindeki model parametreleri incelenmiştir. Üstel model kullanılan ağırlıklandırılmış en küçük kareler yönteminin 7,97 metre ile en az ortalama konum tahmin hatası verdiği ortaya çıkarılmıştır. Bu değer, en küçük kareler yöntemine göre %31 daha iyi sonuç alındığnı göstermektedir.