Από το GPS στο GALILEO. Μια συγκριτική ανάλυση της γεωμετρικής απόδοσης των δύο συστημάτων δορυφορικού εντοπισμού στον Ελλαδικό χώρο

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η συγκριτική μελέτη του υπό κατασκευή ευρωπαϊκού δορυφορικού συστήματος GALILEO και του ήδη υπάρχοντος αμερικάνικου δορυφορικού συστήματος GPS. Συγκεκριμένα, τα δύο συστήματα συγκρίνονται ως προς την γεωμετρική τους ακρίβεια με χρήση δεικτών γεωμετρικής ισχύος – DOP στον ελλαδικό χώρο. Παρόμοιες έρευνες έχουν πραγματοποιηθεί διεθνώς, εξάγοντας αποτελέσματα για τα επίπεδα γεωμετρικής ακρίβειας των δύο συστημάτων σε παγκόσμιο επίπεδο. Όπως ήδη αναφέρθηκε το δορυφορικό σύστημα GALILEO βρίσκεται ακόμα στη φάση κατασκευής του. Ως εκ τούτου, προκειμένου να προσομοιωθεί η λειτουργία του ήταν απαραίτητη η μοντελοποίηση των δορυφορικών τροχιών του εν λόγω συστήματος βάσει των προδιαγραφών που έχουν ανακοινωθεί από τις αρμόδιες ευρωπαϊκές υπηρεσίες διαστήματος. Για την διεξαγωγή της εν λόγω μοντελοποίησης του συστήματος χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό πακέτο Satellite Tool Kit (STK). Ταυτόχρονα, με τη χρήση του STK μοντελοποιήσαμε και το υπάρχον σύστημα GPS.Συγκεκριμένα, δημιουργήθηκαν τρία σενάρια. Το πρώτο σενάριο περιλάμβανε χρήση μόνο των δορυφόρων του GALILEO. Το δεύτερο αφορούσε μόνο το μοντέλο των δορυφόρων του GPS. Το τρίτο αντιστοιχούσε σε ταυτόχρονη λειτουργία και χρήση των συστημάτων GPS και GALILEO.Το λογισμικό STK παρείχε την δυνατότητα να εξάγουμε τιμές σε μορφή δεικτών γεωμετρικής ισχύος DOP για όλη την έκταση του ελλαδικού χώρου. Από τις τιμές των δεικτών που το λογισμικό εξάγει, χρησιμοποιήθηκαν για την στατιστική επεξεργασία, κυρίως αυτές του δείκτη γεωμετρικής ισχύος PDOP. Για να εξάγουμε συμπεράσματα πάνω στο δείκτη PDOP των τριών σεναρίων, χρησιμοποιήσαμε το λογισμικό MATLAB. Στην συνέχεια χρησιμοποιήσαμε το λογισμικό ArcGIS για να απεικονίσουμε τη χωρική μεταβολή του δείκτη PDOP. Έτσι δημιουργήθηκαν διάφοροι θεματικοί χάρτες, με βάση τον δείκτη PDOP. Οι χάρτες αυτοί απεικονίζουν τη μεταβολή του PDOP για όλο τον ελλαδικό χώρο σε συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Οι χρονικές στιγμές που επιλέχθηκαν, απέχουν μεταξύ τους 30’.

The purpose of this work is a comparative study of the forthcoming European satellite system GALILEO and the existing American satellite system GPS. Specifically, the two systems are compared in terms of their geometrical accuracy using geometric quality indicators – the so called Dilution of Precision factors, DOP over the territory of Greece. Similar investigations have been performed in the past which have shown such comparisons of the levels of geometric accuracy of the two systems from the worldwide point of view. As already mentioned the GALILEO satellite system is still in its development phase. Therefore, in order to simulate its various operation aspects, it was necessary to model the satellite orbits of the system using the designing parameters that have been prescribed by the European Space Agency. For that purpose, we used the modeling software package Satellite Tool Kit (STK). At the same time, using the STK models we also made similar simulation for the existing system GPS and also examined the combination of the two systems.Specifically, we created three scenarios. The first scenario involved using only the satellites of GALILEO. The second scenario involved only the satellite of GPS. The third scenario represented simultaneous operation and use of GPS and GALILEO. The STK software provided the ability to export various numerical results in the form of geometric indicators for the whole area of Greece. Of the various geometric indicators we focused especially on the PDOP factors. In order to draw conclusions on the PDOP factors from the three scenarios, we used the software MATLAB. We also used the ArcGIS software to create a number of thematic maps which illustrate the spatial variation of the PDOP factors throughout Greece. These maps reflect the change in PDOP throughout the Greek territory at that a given times 30 minutes apart.