GPS konum belirleme algoritmalarının uygulanması
Implementation of GPS position determination algorithms
Yazar: SAYGIN TOPATAN
Danışman: DOÇ. DR. SELÇUK PAKER
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Telekomünikasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: GPS = Global Positioning System

Özet:
Bu çalışmanın amacı, kullanılan iteratif GPS konum belirleme algoritmalarından daha iyi başarım sunan algoritmaları incelemek, ve uygulamaktır. Bu algoritmalar, genel olarak, kullanılan iteratif çözümlerin yerine, kapalı form çözümler sunan algoritmalardır. Algoritmaların başarım testinin yapılabilmesi için bir test ortamı gerekir, ve bu test ortamı da ham GPS verisini yakalayıp, bilgisayarda ikili bir dosya olarak kaydedebilen SiGe 4110L anteni sayesinde sağlanmıştır. Bu antenle örnek uydu verileri, çeşitli senaryolar gözetilerek hazırlanmıştır. Kapalı form algoritmaları uygulayabilmek için, anten ile toplanan veriyi işleyen, ve iteratif yolla konum bulan MATLAB kaynak kodu kullanılmıştır. Bu kod ile geliştirilen algoritmaların ihtiyaç duyduğu sözde mesafe ölçümleri elde edilmiş, çalışma kapsamında geliştirilen kod ile konum hesaplamaları yapılmıştır. İncelenen kapalı form çözüm, beşten fazla sayıda uydunun varlığını gerektirmektedir, ve GPS probleminde 4 bilinmeyenin çözülmesi gerektiği gerçeği göz önünde bulundurulduğunda, artık belirtilmiş (over determined) bir sistemle çalışmaktadır. Sözde mesafe ölçümleri, gürültülü kabul edilmektedir. Ölçümlerin stokastik tabiatı, GPS sözde mesafe denklemlerine yansıtılmıştır, ve stokastik olarak modellenen ölçümlerle konum bulma, stokastik kestirim problemine dönüşmüştür. Doğru stokastik kestirim modeli ve kestirimi kullanıldığında kullanıcı konumu yanında ölçüm gürültü gücü kestirimi de sunan bir GPS çözümü elde edilmiştir.

Abstract:
The aim of this thesis, is analyzing and implementing the algorithms, offering a better performance, and more accurate results than the conventional iterative least square algorithms. These algorithms are providing closed form algorithms , instead of iterative solutions. In order to test these algorithms, a test environment is required, and an antenna SiGe 4110L, which is capable of capturing raw GPS satellite data, and saving it as a binary file on a computer, is used. Example test data is captured with this antenna, regarding various scenarios (multipath error, movement). For implementing the closed form algorithms, a MATLAB source code is used, which processes captured data, calculates pseudorange measurements, and finds the user position iteratively. Closed form algorithms need pseudorange measurements, and these are obtained, using this code. Then the code is developed, to make position estimation calculations, using the closed form solution. Examined closed form solution requires more than five satellites visible to user, and considering the need to solve four unknowns in GPS problem, an overdetermined system is treated. Pseudorange measurements are recognized to be corrupted by noise. The stochastic nature of measurements is reflected to measurement equations, and estimating position with stochastically modeled measurements, the problem turns out to be a stochastic estimation problem. Using the right stochastic estimation model results in a solution, which provides measurement noise intensity estimate, with user position.