Carrierphase-aided GPS positioning

Abstract

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Untersuchung ob es moglich ist, das amerikanische Global Positioning System (GPS) durch Hinzunahme von Tragerphasen- Messungen in den Positionierungs-Algorithmus zu verbessern. Ein Empfanger wird an einem vermessenen Punkt montiert und dient als Referenzstation wahrend die relative Position des zweiten Empfangers errechnet wird. Da nur rohe GPS Empfangsdaten aufgezeichnet werden, konnen billige Empfanger verwendet werden. Zu Beginn werden GPS Prinzipien vorgestellt und Verbesserungslosungen erlautert.<br />Das Setup-Kapitel illustriert welche Laborausrustung und Einstellungen zur Signalaufzeichnung und Decodierung verwendet und welche verschiedenen Scenarien aufgebaut werden. Abschlieend werden die Ergebnisse hinsichtlich Positionierungsgenauigkeit und Zeit bis zur zuverlassigen Positionserfassung diskutiert.<br />Verschiedene Parametereinstellungen und der Ein uss wenn nur bestimmte Satelliten zur Berechnung herangezogen werden, werden untersucht. Dabei wird gezeigt dass die Genauigkeit unter einigen Zentimetern liegt wobei die Zeit bis zur Postionserfassung kaum unter 10 Minuten liegt. Die Datenverarbeitung wird mit MATLAB gemacht, daher werden die verwendeten Klassen und Funktionen im Appendix beschrieben.<br />ii

In this thesis a way to improve the performance of the American Global Positioning System (GPS) is introduced by investigating how the carrierphase measurement can be included into to positioning algorithm. One receiver is mounted at a surveyed spot to serve as a reference while the relative position of the second receiver is calculated.<br />Only raw GPS data is processed so low cost receivers can be used. At rst, an overwiev of GPS priciples and ways how the performance can be improved is given.<br />Then the Ambiguity Function Method which uses the carrierphase measurements in the positioning is introduced. The setup chapter illustrates which equipment and settings are used to record and decode the GPS signals and shows the dierent measurement scenarios. Finally the results are discussed regarding positioning accuracy and the time to rst reliable position x. Dierent parameter settings are used and the in uence of only using certain satellites is investigated revealing that the accuracy is below a few centimeters but the time to a reliable position x is hardly below 10 minutes. All the data processing is carried out by MATLAB so the Appedix describes the used MATLAB classes and functions.<br />i