GPS verilerini kullanarak alıcı ve uydu cihaz yanlılık değerlerinin kestirilmesi
Estimation of satellite and receiver instrumental biases using GPS data
Yazar: MERVE ARMAĞAN
Danışman: DOÇ. DR. CENK TOKER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Radyo dalgalarını kullanan radyo haberleşme sistemleri, seyir sistemleri ve KD yön bulma uygulamaları için iyonküredeki serbest elektron içeriği önemlidir. Bu bağlamda, iyonkürede gerçekleşen değişiklikleri takip etmek için en önemli parametrelerden biri Toplam Elektron İçeriği (TEİ)'dir. YKS ölçüm verileri ile TEİ kestirimleri güvenli ve ekonomik bir şekilde yapılabilmektedir.

TEİ değerleri ve alıcı ve uydu diferansiyel yanlılık değerleri çeşitli IGS analiz merkezleri tarafından düşük çözünürlükte kullanıcılarına sunulmaktadır, ancak bazı analiz merkezleri, diferansiyel alıcı ve uydu yanlılık değerlerini her gün veya her istasyon için vermemektedir. Analiz merkezlerinin verdiği diferansiyel alıcı yanlılık değerleri bir gün içinde, diferansiyel uydu yanlılıkları ise bir ay içinde değişmemektedir; ancak bu yanlılık değerleri saatler içerisinde değişebilmektedir. Alıcı ve uydu yanlılık değerlerinin doğru bir şekilde kestirilmesi ve ölçüm verilerinden uygun bir şekilde çıkarılması, TEİ değerlerini doğru bir şekilde elde etmek için gerekli olmaktadır. Daha önceki çalışmalarda uydu diferansiyel yanlılık değerleri analiz merkezlerinden alınarak diferansiyel alıcı yanlılık kestirimi veya diferansiyel alıcı ve uydu yanlılıklarının toplamının kestirimi yapılmıştır.

Bu tez çalışması kapsamında, bileşik yanlılıklar tanımlanmaktadır. Verilen bir an için diferansiyel uydu yanlılık değerlerinin toplamının 0 olduğu bilgisi kullanılarak kestirim çalışmaları yapılmıştır. Kestirimler sözde menzil verileri ve faz verileri kullanılarak yapılmıştır. Daha sonra kestirilen bileşik yanlılık değerleri kullanılarak Eğik Toplam Elektron İçeriği (ETEİ) kestirimleri ve Dik Toplam Elektron İçeriği (ETEİ) kestirimleri yapılmıştır. ETEİ ve DTEİ kestirimleri yapılırken yüksek zaman çözünürlüğünde kestirimi yapılan bileşik yanlılık değerleri ve bu değerlerin günlük ortalaması alınarak hesaplamalar yapılmıştır.

Tez kapsamında önerilen yöntem iyonkürenin sakin ve bozulmaların olduğu günlerde, iyonkürenin yüksek, orta ve ekvatoral enlem bölgeleri için uygulanmıştır. Sonuç olarak, orta enlem bölgesinde ve yüksek enlem bölgesinde yer alan istasyonların, iyonkürenin sakin ve bozulmaların olduğu günleri için daha tutarlı değerler üretirken; ekvatoral bölgede yer alan istasyonların kestirim değerlerinde sapmalar olduğu gözlemlenmiştir. Bu tez çalışması kapsamında bileşik yanlılık değerlerinin bir gün içinde ve bir ay içinde nasıl değiştiği gözlemlenmiştir. 

Bileşik yanlılık değerlerinin kestirimi 30 saniye zaman çözünürlüğünde yapılmıştır. Analiz merkezlerinden CODE, JPL, IGS ve UPC diferansiyel alıcı ve uydu yanlılık değerlerini bir gün zaman çözünürlüğünde vermektedir. Bu durumda iyonkürede meydana gelen değişimler ayrıntılı olarak gözlemlenemeyebilmektedir. 30 saniye zaman çözünürlüğünde kestirimi yapılan bileşik yanlılık değerleri kullanılarak daha doğru DTEİ kestirimleri yapabilmek amaçlanmıştır.


Anahtar Kelimeler: İyonküre, Yerküresel Konumlama Sistemi (YKS), TEİ,
Diferansiyel Alıcı ve Uydu Yanlılıkları

Abstract:
For radio communication systems, navigation systems and short wave implementations using radio waves, free electron content in ionosphere is important. One of the most important parameter to track the changes in ionosphere is Total Electron Content (TEC). By means of GPS data, estimation of TEC is executed safe and economical.

TEC values and differential code biases are presented to users via various IGS analyse centers in a low time resolution, but some analyse centers do not supply differential code biases for every day and every station. Differential code biases which supplied by analyse centers, mostly do not change in a day or in a month, but these biases can change in an hour. To have the true TEC estimation, it is necessary to estimate differential code biases and remove them from the measurments properly. In the previous studies, differential satellite biases are acquired by analyse centers and then differential receiver biases are estimated or sum of differential code biases is estimated. In this thesis, composite biases were defined. These composite biases were estimated.
For a given moment, using the information that sum of the differential satellite biases is zero estimation is executed in this thesis. Then using composite biases, estimation of  Slant Total Electron Content (STEC) and estimation of Vertical Total Electron Content (VTEC) are done. While STEC estimation and VTEC estimation executing, estimated composite biaeses and daily mean of estimated composite biases were used.

Proposed method is executed in both quiet and disturbed days and high, mid and equatorial latitude regions. At the end of the day, while receiver stations in mid latitude and high latitude regions give more accurate estimation values both quiet and disturbed days, receiver stations in equatorial latitude region have some deviations. In this thesis, it is observed how change composite biases in a day and in a month.

Estimation of differential code biases is done with 30 seconds time resolution. CODE, JPL, IGS and UPC give code biases values with 1 day time resolution. In this state, changes in ionosphere are not observed in detail. Using 30 seconds time resolution values, it is done more accurate VTEC estimation.



Keywords: Ionosphere, Global Positioning System (GPS), Total Electron Content (TEC), Differential Code Biases (DCB)