Πειραματική αξιολόγηση τροχιάς οχήματος μέσω προσομοιωτή δορυφορικού σήματος GNSS και συστήματος Record and Replay

Νταγιάντας, Φώτιος; Ntagiantas, Fotios

dc.contributor.author	Νταγιάντας, Φώτιος	el
dc.contributor.author	Ntagiantas, Fotios	en
dc.date.accessioned	2023-04-07T10:02:00Z
dc.date.available	2023-04-07T10:02:00Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57521
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25218
dc.rights	Default License
dc.subject	Δορυφορικοί Δέκτες	el
dc.subject	Προσομοιωτές Δορυφορικού Σήματος	el
dc.subject	GNSS	en
dc.subject	GNSS Signal Simulator	en
dc.subject	GNSS Receivers	en
dc.subject	Record and Replay	en
dc.title	Πειραματική αξιολόγηση τροχιάς οχήματος μέσω προσομοιωτή δορυφορικού σήματος GNSS και συστήματος Record and Replay	el
dc.title	Experimental evaluation of vehicle's trajectory using GNSS signal simulator and Record and Replay System	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Δορυφορική Γεωδαισία	el
heal.classification	Πλοήγηση	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-03-10
heal.abstract	Το αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας αφορά στην πειραματική διερεύνηση των δυνατοτήτων που προφέρουν οι προσομοιωτές δορυφορικού σήματος GNSS (GNSS simulators), για την παραγωγή και αξιολόγηση τροχιάς οχήματος σε αστικό περιβάλλον. Ειδικότερα, η εργασία εστιάζει στο ρόλο των παραμέτρων που καθορίζουν την παραγωγή του προσομοιωμένου δορυφορικού σήματος και την επίδρασή τους στη λύση εντοπισμού οχήματος, ανάλογα με την τάξη του δορυφορικού δέκτη – χαμηλού κόστους και γεωδαιτικού τύπου. Επιπρόσθετα, ελέγχεται αν η χρήση (εύρος συχνοτήτων) των συστημάτων Record and Replay, επηρεάζει την αναπαραγωγή των προσομοιωμένων σημάτων. Για την αξιολόγηση του προσομοιωμένου δορυφορικού σήματος, καθώς και του συστήματος Record and Replay, πραγματοποιήθηκαν δύο πειραματικές διαδικασίες. Η πρώτη αφορά το σχεδιασμό και τη συλλογή πρωτογενών δορυφορικών και αδρανειακών δεδομένων για την παραγωγή των τροχιών αναφοράς και ελέγχου. Η τροχιά αναφοράς αντιπροσωπεύει την “αληθή” (ή ονομαστική) τροχιά του οχήματος και χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή και αξιολόγηση των προσομοιωμένων τροχιών. Η τροχιά ελέγχου αποτελεί την τροχιά που τίθεται προς έλεγχο. Στη συγκεκριμένη κατηγορία ανήκει η τροχιά πεδίου, η οποία χρησιμοποιήθηκε για ποιοτικό έλεγχο των προσομοιωμένων τροχιών, καθώς και οι προσομοιωμένες τροχιές. Η δεύτερη πειραματική διαδικασία, αφορά την παραγωγή των προσομοιωμένων τροχιών και την αναπαραγωγή τους, στο σύστημα Record and Replay. Για την παραγωγή των προσομοιωμένων σημάτων, χρησιμοποιήθηκε ως δεδομένο εισόδου η τροχιά αναφοράς. Κατά την αναπαραγωγή τους, χρησιμοποιήθηκαν δύο δέκτες GNSS, διαφορετικών τεχνικών χαρακτηριστικών και απόδοσης, ώστε να ελεγχθεί η επίδραση της τάξης του δέκτη στις διάφορες παραμετροποιήσεις των προσομοιωμένων δορυφορικών σημάτων. Η επεξεργασία των προσομοιωμένων τροχιών, αφορά την εξαγωγή των ποιοτικών χαρακτηριστικών του εντοπισμού (πλήθος δορυφόρων που χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό της θέσης του δέκτη και ο δείκτης HDOP), καθώς και της ακρίβειας του δέκτη για τις προσομοιωμένες τροχιές. Για τη σύγκριση των προσομοιωμένων τροχιών, χρησιμοποιήθηκε ως δείκτης η ορθότητα της τροχιάς, η οποία αφορά την αποχή των προσομοιωμένων τροχιών, από την τροχιά αναφοράς. Ο υπολογισμός αυτού του δείκτη, προϋποθέτει το συγχρονισμό των προσομοιωμένων τροχιών με την τροχιά αναφοράς, προκειμένου να προσδιοριστούν οι σωστές αποχές των προσομοιωμένων σημάτων. Συνοπτικά, τα αποτελέσματα που προέκυψαν δείχνουν ότι οι προσομοιωτές GNSS, αναπαριστούν σχεδόν αυτούσια την τροχιά από τα δεδομένα εισόδου, ενώ οι διαφοροποιήσεις που εντοπίζονται στα ποιοτικά χαρακτηριστικά του εντοπισμού, οφείλονται στα ποιοτικά χαρακτηριστικά του δέκτη όπου γίνεται η αναπαραγωγή του προσομοιωμένου σήματος. Η μέση ακρίβεια του δέκτη χαμηλού κόστους ήταν της τάξης των 0.23 m και 0.39 m σε οριζοντιογραφία και υψομετρία αντίστοιχα, ενώ για το δορυφορικό δέκτη γεωδαιτικού τύπου προκύπτουν τιμές 2 m και 4 m (πιθανή επιρροή spoofing) αντίστοιχα. Η ορθότητα εντοπισμού για το δορυφορικό δέκτη χαμηλού και υψηλού κόστους, παρουσιάζει μέγιστη αποχή 0.30 m ±0.30 m και 0.05 m ±0.06 m αντίστοιχα. Τέλος, δεν παρατηρήθηκε επίδραση το εύρος συχνοτήτων του Record and Replay συστήματος, την ποιότητα των προσομοιωμένων τροχιών.	el
heal.abstract	The object of this Diploma Thesis concerns the experimental investigation of the possibilities offered by GNSS satellite signal simulators (GNSS simulators), for the production and evaluation of vehicle trajectories in an urban environment. In particular, the study focuses on the parameters that determine the generation of the simulated signals and their effect in the positioning of the vehicle, depending on the GNSS receiver. In addition, it is investigated whether the use (frequency bandwidth) of the Record and Replay systems affects the replay of the simulated signals. Two experimental procedures were performed to evaluate the simulated satellite signals and the Record and Replay system. The first involved the collection of primary satellite and inertial data for the production of the reference and control trajectories. The reference trajectory represents the true trajectory of the vehicle and was used to generate and evaluate the simulated trajectories. The control trajectory is the trajectory to be checked and includes the field test trajectory, which used for the quality evaluation of the simulated trajectories and the simulated trajectories. The second experimental procedure concerned the production of the simulated trajectories and their replay, in the Record and Replay system. To generate the simulated signals, the reference trajectory was used as input data. During the replay of the simulated signals, two GNSS receivers, of different technical characteristics and performance, were used, in order to check the effect of the receiver in the different set parameters of the simulated satellite signals. Data processing of the simulated trajectories concerned the extraction of the quality characteristics of the positioning (number of satellites used to calculate the receiver position and the HDOP index), as well as the precision of the receiver for the simulated trajectories. For the comparison of the simulated trajectories, the trueness of the trajectory, which describes the closeness of agreement between the simulated trajectories to the reference trajectory, was used as an indicator. For the trueness calculation, the simulated trajectories must be synchronized with the reference trajectory in order to determine the correct deviations of the simulated signals. In summary, the obtained results show that the GNSS signal simulators represent almost exactly the trajectory from the input data, while the differences found in the quality characteristics of the positioning, were due to the quality characteristics of the receiver, which the simulated signals are replayed. The average precision of the low-cost receiver was in the order of 0.23 m horizontally and 0.39 m vertically, while in the high-end receiver, the horizontal precision was in the order of 2 m and the vertical precision was in the order of 4 m (possible influence of spoofing). The trueness of the low-cost receiver showed larger deviation, of the order of 0.30 m ±0.30 m, while the high-end receiver showed much smaller deviation, of the order of 0.05 m ±0.06 m. Finally, the bandwidth of the Record and Replay system did not affect the quality of the simulated trajectories.	en
heal.advisorName	Γκίκας, Βασίλειος	el
heal.advisorName	Gikas, Vassilios	en
heal.committeeMemberName	Μαλιάτσος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Αναστασίου, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Maliatsos, Konstantinos	en
heal.committeeMemberName	Anastasiou, Dimitrios	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	195 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false