Αξιολόγηση της ακρίβειας κινηματικών GNSS τεχνικών εντοπισμού με το ελεύθερο λογισμικό RTKLIB

Παπαδάκης, Εμμανουήλ; Papadakis, Emmanouil

dc.contributor.author	Παπαδάκης, Εμμανουήλ	el
dc.contributor.author	Papadakis, Emmanouil	en
dc.date.accessioned	2018-03-22T11:46:59Z
dc.date.available	2018-03-22T11:46:59Z
dc.date.issued	2018-03-22
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46762
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15289
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ελεύθερο λογισμικό	el
dc.subject	Υψηλής ακρίβειας κινηματικός εντοπισμός θέσης	el
dc.subject	Καναδική υπηρεσία	el
dc.subject	Παγκόσμια συστήματα δορυφορικού εντοπισμού θέσης	el
dc.subject	RTKLIB	en
dc.subject	PPP-Kinematic	el
dc.subject	Kinematic	en
dc.subject	GNSS	el
dc.subject	NRC	el
dc.subject	Σχετικός κινηματικός εντοπισμός θέσης	el
dc.title	Αξιολόγηση της ακρίβειας κινηματικών GNSS τεχνικών εντοπισμού με το ελεύθερο λογισμικό RTKLIB	el
dc.title	Evaluation of the GNSS kinematic positioning accuracy by using free RTKLIB software	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Δορυφορική γαιωδαισία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-12-20
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τις δυνατότητες του λογισμικού RTKLIB σε πειράματα κινηματικού εντοπισμού θέσης. Οι κινηματικές τεχνικές που εξετάζονται στο RTKLIB είναι ο υψηλής ακρίβειας κινηματικός εντοπισμός θέσης (PPP-Kinematic) και ο σχετικός κινηματικός προσδιορισμός θέσης (Kinematic) οι οποίες συγκρίνονται με τα αποτελέσματα επίλυσης της Καναδικής Υπηρεσίας CSRS-PPP. Η διάρθρωση της εργασίας εκτυλίσσεται ως εξής: Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 αναλύονται οι θεμελιώδεις έννοιες της Δορυφορικής Γεωδαισίας προκειμένου να προσδιοριστεί με σαφήνεια το θεωρητικό υπόβαθρο της μελέτης. Παρατίθενται συνοπτικά οι τεχνικές κινηματικού εντοπισμού που εφαρμόζονται στο πείραμα ενώ γίνεται αναφορά στα βασικά στοιχεία που διέπουν τα υπάρχοντα συστήματα GNSS. Ακολούθως στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 παρουσιάζονται τα λογισμικά όπως το RTKLIB και το TEQC που χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων των πειραμάτων. Επεξηγείται με σαφήνεια η φιλοσοφία λειτουργίας και οι παροχές τους, ενώ γίνεται ιδιαίτερη αναφορά στη Natural Resources Canada η οποία παρέχει την υπηρεσία CSRS-PPP όπου τα αποτελέσματά της χρησιμοποιούνται ως σύγκριση στην επίλυση των δορυφορικών δεδομένων. Στη συνέχεια, στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 περιγράφεται εκτενώς η πειραματική εφαρμογή, οι συνθήκες διεξαγωγής του πειράματος καθώς και οι δέκτες GNSS που χρησιμοποιούνται. Επίσης εκθέτονται οι κινηματικές διαδρομές που ακολουθούνται από τους τρεις δέκτες και τα στατικά σημεία στα οποία έκαναν ολιγόλεπτες μετρήσεις. Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 γίνεται ανάλυση των παραγόντων και των παραμέτρων που λαμβάνονται υπόψη κατά την επίλυση των παρατηρήσεων που συλλέγονται με τις επιλεγμένες κινηματικές μεθόδους. Τα λογισμικά που χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία των παρατηρήσεων είναι το RTKLIB καθώς και η υπηρεσία CSRS-PPP της Natural Resources Canada. Από τις δύο υπηρεσίες προέκυψαν οι κινηματικές πορείες των διαδρομών και οι συντεταγμένες επιλεγμένων στατικών σημείων μέσα στις διαδρομές. Οι επιλύσεις που γίνονται στο RTKLIB ήταν ο σχετικός κινηματικός εντοπισμός θέσης (Kinematic) και ο υψηλής ακρίβειας κινηματικός εντοπισμός θέσης (PPP-Kinematic) ενώ στην CSRS-PPP μόνον ο δεύτερος. Τα αποτελέσματα που εξάγονται από τις κινηματικές πορείες παρατηρούνται και ερμηνεύονται τόσο γραφικά μιας και αποτυπώνονται στην εφαρμογή Google Earth όσο και ποιοτικά αφού αναλύονται τα σφάλματα κάθε στίγματος της διαδρομής. Όσον αφορά στα ολιγόλεπτα στατικά σημεία επιλύονται με σχετικό στατικό εντοπισμό (Static) στο RTKLIB και υψηλής ακρίβειας στατικό εντοπισμό θέσης (PPP-Static) από την CRSS-PPP. Στα στατικά σημεία δίνεται ο μέσος όρος των γεωδαιτικών συντεταγμένων (φ,λ,h) στο ITRF14 στην CSRS-PPP και στο WGS84 στο RTKLIB. Συνοπτικά στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 παρουσιάζονται εκτενώς οι συγκρίσεις για επίπεδο εμπιστοσύνης 95% που πραγματοποιούνται μεταξύ των μεθόδων επίλυσης που εφαρμόζονται με το λογισμικό RTKLIB και την Καναδική CSRS-PPP. Τα αποτελέσματα των συγκρίσεων εμφανίζονται σε πίνακες ώστε να είναι εύληπτες οι διαφορές, ενώ δεν λείπουν λεπτομερή διαγράμματα που αναλύουν το σύνολο των συγκρινόμενων παρατηρήσεων. Οι συγκρίσεις στις κινηματικές πορείες γίνονται με την εύρεση των υπολοίπων των ομόλογων σημείων από τις δύο εκάστοτε συγκρινόμενες διαδρομές. Γίνεται σύγκριση των μεθόδων σχετικού κινηματικού εντοπισμού και υψηλής ακρίβειας κινηματικού εντοπισμού στο RTKLIB για τις τρεις διαδρομές. Επιπλέον επαναλαμβάνεται η ίδια διαδικασία για τους δύο υψηλής ακρίβειας κινηματικούς εντοπισμούς στο RTKLIB και την CSRS-PPP ανά βήμα δειγματοληψίας 1, 10 και 30 δευτερολέπτων. Τέλος λαμβάνει χώρα και η σύγκριση του σχετικού κινηματικού εντοπισμού από το RTKLIB με τον υψηλής ακρίβειας κινηματικό εντοπισμό θέσης της CSRS-PPP. Σχετικά με τα στατικά σημεία βρίσκονται οι διαφορές των γεωδαιτικών συντεταγμένων των αντίστοιχων σημείων επιλυμένων με τις δύο διαφορετικές υπηρεσίες. Ο έλεγχος συμβατότητας των σημείων από το RTKLIB γίνεται υπολογίζοντας τη διαφορά των αντίστοιχων συντεταγμένων και συγκρίνοντας τη με τη ρίζα του αθροίσματος των τυπικών σφαλμάτων στο τετράγωνο των συντεταγμένων σε ένα τοπικό προβολικό σύστημα αναφοράς, όπου δίνεται και από τις δύο υπηρεσίες για την καλύτερη κατανόηση των μεγεθών από τον αναγνώστη. Παρατηρείται πως τα αποτελέσματα τόσο κινηματικά όσο και στατικά συμβαδίζουν σε μεγάλο ποσοστό με αυτά του CSRS-PPP καθιστώντας το λογισμικό RTKLIB ιδιαίτερα αξιόπιστο, ακόμη και σε δυσχερείς συνθήκες μετρήσεων από τους δέκτες. Ακόμη αναφέρονται αναλυτικά τόσο τα θετικά όσα και τα αρνητικά στοιχεία για το περιβάλλον του λογισμικού, όπως ότι είναι εξαιρετικά εύχρηστο και περιλαμβάνει προς επιλογή αρκετές παραμέτρους που όμως χρειάζονται εξειδικευμένες γνώσεις από τον χρήστη για την επιλογή τους. Τέλος στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 αξιολογείται η διαδικασία επίλυσης με το λογισμικό RTKLIB αυτή καθαυτή και εκπορεύονται θετικά αποτελέσματα τόσο για τις κινηματικές πορείες όσο και για τις στατικές μετρήσεις. Επιπλέον περιγράφονται τα συμπεράσματα που αποκομίστηκαν από την αποπεράτωση της παρούσας διπλωματικής εργασίας ενώ γίνονται και ορισμένες προτάσεις για μελλοντικές εφαρμογές του αντικειμένου σε με την εκμετάλλευση των αποτελεσμάτων των δεκτών και του λογισμικού.	el
heal.abstract	The present thesis deals with the RTKLIB capabilities in kinematic positioning experiments. The kinematic techniques PPP-Kinematic and Kinematic in RTKLIB are compared with CSRS-PPP method from Naural Resources Canada service. The structure of the thesis is: CHAPTER 1 analyzes the fundamental concept of satellite geodesy in order to clearly identify the theoretical background of the study. In addition, this chapter introduce the kinematic techniques which were used in the experiment and also refers the basic characteristics of the existing GNSS systems. Next, Chapter 2 presents software such as RTKLIB and TEQC used to extract the results of the experiments. It clearly explains their operating philosophy and benefits, and special reference is made to Natural Resources Canada, which provided the CSRS-PPP service where its results were used as a comparison in the resolution of satellite data. Then, Chapter 3 describes extensively the experimental application, the test conditions during the experiment and the GNSS receivers used. The kinematic paths followed by the three receivers and the static points were also displayed. CHAPTER 4 analyzes the factors and parameters taken into account when solving the observations collected with the selected kinematic methods. The software used to process the observations was RTKLIB as well as the CSRS-PPP service. The kinematic and static observations within the paths were soluted by the two services. The results were also the average coordinates of the selected static points together with the standard deviation of their average. Resolutions performed at RTKLIB were kinematic positioning and PPPKinematic, while in CSRS-PPP only the last one. The results extracted from the kinematic positioning were observed and interpreted so graphically as they were captured in the Google Earth application as well as qualitatively. Static points of short duration, were resolved with relative static positioning in RTKLIB and PPP-Static in CRSS-PPP. The results were the average of the geodetic coordinates (latitude, longitude, geometric height) with their standard deviation. Finally, Chapter 5 summarizes the comparisons with a 95% confidence level between the resolution methods applied with the RTKLIB software and the Canadian CSRS-PPP. The results of the comparisons are shown in tables to make the comparisons understandable, while there are detailed charts analyzing the total amount of the observations. Comparisons in kinematic positioning methods are made by estimating the residuals of the homologous points from the two different solutions. Firstly, it is given the comparison between relative kinematic positioning and PPP-Kinematic method in RTKLIB for the three routes. In addition, the same procedure is repeated for the two PPP-Kinematic methods in RTKLIB and CSRS-PPP per 1, 10 and 30 seconds interval. Finally, it is also presented the comparison between relative kinematic positioning by RTKLIB with PPP-Kinematic of CSRS-PPP. In order to evaluate the accuracy of static points position, it has to be calculated the differences between the geodetic coordinates from the two different services RTKLIB and CSRS-PPP. Then this difference it has to be compared with the sum of the standard deviation in a local projective reference system given by the two services for each point. Βoth kinematics and static results are close to CSRS-PPP results, making RTKLIB software reliable even in difficult measurement conditions by the receivers. In addition, pros and cons elements of the software environment are described in detail, as being extremely handy and include several parameters to be selected. However, this means that the user has to require expert knowledge to select them. Furthermore, the resolution process is evaluated for both kinematic and static measurements. The results between CSRS-PPP and RTKLIB differ some centimeters despite the difficult measurement conditions in some cases. Finally, CHAPTER 6 summarizes the evaluation of RTKLIB and also some future application of this study are suggested, in exploiting the results of the receivers and the software.	en
heal.advisorName	Δεληκαράογλου, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Δεληκαράογλου, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Λάμπρου, Ευαγγελία	el
heal.committeeMemberName	Πανταζής, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας. Εργαστήριο Ανώτερης Γεωδαισίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	165 σ.
heal.fullTextAvailability	true