Uydu Jeodezisi. Doç. Dr. Veli İLÇİ

(1)

Doç. Dr. Veli İLÇİ

1

Uydu Jeodezisi

(2)

Kaynaklar

• Kahveci, Muzaffer ve Yıldız, Ferruh. GNSS Uydularla Konum Belirleme Sistemleri. 10. Basım. Nobel Akademik Yayıncılık.

• Kahveci, Muzaffer. Kinematik GNSS ve CORS Ağları. 2. Basım. Nobel Akademik Yayıncılık.

• Büyük Ölçekli Harita ve Harita Bilgileri Üretim Yönetmeliği (BÖHHBÜY) 2018.

• Scott Gleason, Demoz Gebre-Egziabher. 2009. GNSS Applications and Methods. Artech House. Norwood, MA, USA.

• Bernhard Hofmann-Wellenhof, Herbert Linctenegger, Elmar Wasle. 2008.

GNSS, Global Navigation Satellite Systems. SpringerWien NewYork

• George P. Petropoulos, Pradhant K. Srivastava. 2021. GPS and GNSS Technology in Geoscience. Elsevier.

2

(3)

7. GPS ile GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER ve KULLANILAN VERİ FORMATLARI

GPS ile iki temel büyüklük gözlenmektedir;

• Kod Pseudorange : Navigasyon amaçlı anlık (real-time) uygulamalarda kullanılmaktadır.

• Taşıyıcı Dalga Fazı : Yüksek Doğruluk isteyen uygulamalarda ve bilimsel amaçlı çalışmalarda kullanılmaktadır.

3

(4)

7. GPS ile GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER ve KULLANILAN VERİ FORMATLARI

Kod Pseudorange Gözlemi ve Uydu-Alıcı Uzaklığının Hesabı

Pseudorange : Uydudan yayınlanan sinyalin uydudan çıkış anı ile alıcıya ulaştığı ana kadar arada geçen zamanın ışık hızı ile ölçeklendirilmesiyle elde edilen uydu-alıcı uzaklığıdır.

4

Uydu ve alıcı saatindeki hatalardan dolayı ölçülen uzunluk gerçek geometrik uzunluktan farklı olacaktır.

Modellendirilemeyen saat hatalarının neden olduğu sapmalar (bias) nedeniyle elde edilen uydu-alıcı uzaklığına pseudorange (ham uydu-alıcı uzaklığı) denir.

Pseudorange C/A ve P kodların her ikisi kullanılarak belirlenebilmektedir.

𝜌_𝑅^𝑆𝑉 = 𝑐. 𝑡_𝑅 − 𝑡^𝑆𝑉 = 𝑐. ∆𝑡

𝜌_𝑅^𝑆𝑉 - Uydu ile alıcı arasında sinyalin uydudan ayrıldığı ve alıcı tarafından alındığı epoklardaki toposentrik uzunluk

(5)

7. GPS ile GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER ve KULLANILAN VERİ FORMATLARI

Kod - Korelasyon

5

(6)

7. GPS ile GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER ve KULLANILAN VERİ FORMATLARI

6

• Uydu konumu efemeris bilgisinden bilinmekte (𝑋^𝑆𝑉, 𝑌^𝑆𝑉, 𝑍^𝑆𝑉)

• Uydu saat (𝑡^𝑆𝑉) hatası

• İyonosferik etki 𝐼_𝑅^𝑆𝑉

• Troposferik etki 𝑇_𝑅^𝑆𝑉

• Alıcı saat hatası (𝒕_𝑹)

• Alıcı anteni koordinatları 𝑿_𝑹, 𝒀_𝑹, 𝒁_𝑹

𝜌_𝑅^𝑆𝑉 = 𝑆 − 𝑅 = 𝑋^𝑆𝑉 − 𝑋_𝑅 ² + 𝑌^𝑆𝑉 − 𝑌_𝑅 ² + 𝑍^𝑆𝑉 − 𝑍_𝑅 ² 𝑅 = 𝑋_𝑅, 𝑌_𝑅, 𝑍_𝑅

𝑆 = (𝑋^𝑆𝑉, 𝑌^𝑆𝑉, 𝑍^𝑆𝑉)

𝑐. 𝑡_𝑅 − 𝑡^𝑆𝑉 = 𝑆 − 𝑅 + 𝑐. ∆𝑡^𝑆𝑉 − ∆𝑡_𝑅 + 𝐼_𝑅^𝑆𝑉 + 𝑇_𝑅^𝑆𝑉

𝜌_𝑅^𝑆𝑉1 = 𝑋^𝑆𝑉1 − 𝑋_𝑅 ² + 𝑌^𝑆𝑉1 − 𝑌_𝑅 ² + 𝑍^𝑆𝑉1 − 𝑍_𝑅 ² + 𝑐. ∆𝑡 𝜌_𝑅^𝑆𝑉2 = 𝑋^𝑆𝑉2 − 𝑋_𝑅 ² + 𝑌^𝑆𝑉2 − 𝑌_𝑅 ² + 𝑍^𝑆𝑉2 − 𝑍_𝑅 ² + 𝑐. ∆𝑡 𝜌_𝑅^𝑆𝑉3 = 𝑋^𝑆𝑉3 − 𝑋_𝑅 ² + 𝑌^𝑆𝑉3 − 𝑌_𝑅 ² + 𝑍^𝑆𝑉3 − 𝑍_𝑅 ² + 𝑐. ∆𝑡 𝜌_𝑅^𝑆𝑉4 = 𝑋^𝑆𝑉4 − 𝑋_𝑅 ² + 𝑌^𝑆𝑉4 − 𝑌_𝑅 ² + 𝑍^𝑆𝑉4 − 𝑍_𝑅 ² + 𝑐. ∆𝑡 𝛿𝑋 = − 𝐴^𝑇. 𝐴 ⁻¹. 𝐴^𝑇 . ∆𝜌_𝑅^𝑆𝑉

𝑋෠_𝑅 = 𝑋₀ + 𝛿𝑋 𝑌෠_𝑅 = 𝑌₀ + 𝛿𝑌 𝑍መ_𝑅 = 𝑍₀ + 𝛿𝑍

(7)

7. GPS ile GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER ve KULLANILAN VERİ FORMATLARI

Faz Gözlemi (Phase Pseudorange) ve Uydu-Alıcı Uzaklığının Hesabı

Uydudan yayınlanan GPS sinyali fazı alıcı tarafından kaydedilmekte ve aynı zamanda bu sinyalin benzeri alıcıda üretilmektedir. Ancak, yeryüzündeki alıcı söz konusu faz gözleminin kaç tane tamsayı dalga boyu içerdiğini bilmemektedir.

7

Φ_{𝐺𝑃𝑆.𝑅}^𝑆𝑉 = Φ_𝑅^{𝐺𝑃𝑆,𝑆𝑉} − 𝑁_𝑅^𝑆𝑉

𝑁_𝑅^𝑆𝑉 SV uydusu ile R alıcısı arasındaki

tamsayı faz bilinmeyeni sayısı (Faz başlangıç bilinmeyeni)

Φ_𝑅^{𝐺𝑃𝑆,𝑆𝑉} uydu saati zamanında uydudan

yayınlanan ve R alıcısı tarafından kaydedilen GPS sinyali fazı

Φ_{𝐺𝑃𝑆.𝑅}^𝑆𝑉 𝑡_𝑅 alıcı saati zamanında SV uydusundan kaydedilen GPS sinyali fazı

(8)

7. GPS ile GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER ve KULLANILAN VERİ FORMATLARI

Kod gözlemi ve faz gözlemi arasındaki temel farklılıklar;

• Kod gözlemleri tam olarak ölçülürken, faz gözlemlerinde başlangıç belirsizliği (ambiguity) söz konusudur.

• Taşıyıcı dalga fazı iyonosferden geçerken hızlandığından iyonosferden dolayı faz gözlemlerine getirilecek olan düzeltme (-) işaretlidir. Kod ölçüleri

yavaşladığı için iyonosfer düzeltmesi kod gözlemleri için (+) işaretlidir.

• Faz ölçüm doğruluğu kod ölçüm doğruluğundan daha yüksektir.

8

(9)

7. GPS ile GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER ve KULLANILAN VERİ FORMATLARI

Temel GPS Gözlemlerine Dayalı Olarak Türetilen Fark Gözlemleri

Gözlem fark kombinasyonları;

• Alıcılar arasında,

• Uydular arasında,

• Ölçü epokları arasında,

• L1 ve L2 frekansları arasında oluşturulabilir.

9

(10)

7. GPS ile GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER ve KULLANILAN VERİ FORMATLARI

Tekli Farklar (Single Differences)

İki farklı alıcı noktasında aynı uyduya eş zamanlı olarak yapılan faz gözlemleri arasındaki farktır.

Bu yöntemde temel olarak uydu saatlerindeki hatalar giderilmektedir. Tekli fark, uydular arasında aynı bir alıcı için oluşturulursa bu durumda alıcı saati hataları giderilmiş olur.

10 • 2 alıcı 1 uydu → uydu saat hatası • 2 uydu 1 alıcı → alıcı saat hatası

GNSS Faz Gözlemlerine Dayalı Olarak Türetilen Fark Gözlemleri

(11)

7. GPS ile GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER ve KULLANILAN VERİ FORMATLARI

İkili Farklar (Double Differences)

• 2 uydu 2 alıcı için oluşturulan tekli farklar arasındaki farktır.

• Uydu ve alıcı saati hatalarının her ikisi birden giderilmektedir.

• Ayrıca, kısa baz uzunluklarında troposferik ve iyonosferik etkiler de giderilmektedir.

11 GNSS Faz Gözlemlerine Dayalı Olarak Türetilen Fark Gözlemleri

(12)

7. GPS ile GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER ve KULLANILAN VERİ FORMATLARI

Üçlü Farklar (Triple Differences)

Üçlü fark gözlemlerinin oluşturulmasındaki temel amaç taşıyıcı dalga faz başlangıcı belirsizliğinin (ambiguity) giderilmesidir.

12 GNSS Gözlemlerine Dayalı Olarak Türetilen Fark Gözlemleri

(13)

7. GPS ile GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER ve KULLANILAN VERİ FORMATLARI

RINEX (Receiver Independent Exchange Format)

formatı 4 farklı ASCII dosyadan oluşmaktadır:

• Gözlem veri dosyası (O-Observation)

• GPS Navigasyon Mesajı dosyası (N-Navigation)

• GLONASS Navigasyon Mesajı dosyası (G- GLONASS)

• Meteorolojik veri dosyası (M)

• RINEX dosya ismi SSSSdddf.yyt şeklindedir.

• SSSS: 4 karakterli dosya adı (MYO1)

• ddd: Yılın günü (DOY ; Day Of Year)

• f: Aynı gün içerisindeki dosya sıra numarası

• yy:yıl

• t : Dosya tipi (o, n, m, g)