Show simple item record

dc.creatorSeppänen, Mari
dc.date.accessioned2011-05-19T10:09:12Z
dc.date.available2011-05-19T10:09:12Z
dc.date.issued2011-05-19
dc.identifier.urihttp://dspace.cc.tut.fi/dpub/handle/123456789/20534
dc.description.abstractTässä työssä ennustetaan GPS-satelliitin rata muodostamalla satelliitille liikeyhtälö ja ratkaisemalla se numeerisesti käyttäen alkuarvoina GPS-satelliittien oikeita paikka- ja nopeustietoja. Liikeyhtälö muodostetaan kokoamalla kirjallisuudesta tietoa satelliittiin vaikuttavista voimista, joista valitaan tärkeimmät mukaan malliin. Työssä käsitellään myös laskennassa tarvittavia koordinaatistoja sekä numeerisia menetelmiä liikeyhtälön ratkaisuun. Työ keskittyy selittämään, kuinka satelliitin rata voidaan ratkaista. Motivaationa on kuitenkin ollut kysymys, voisiko GPS-satelliitin rataa ennustaa erillisessä paikannuslaitteessa, missä ei ole jatkuvaa verkkoyhteyttä. Tämä nopeuttaisi paikannuslaitteen toimintaa sellaisessa tilanteessa, kun laite käynnistetään uudelleen sen oltua jonkin aikaa pois päältä Jos laite edeltävällä käyttöjaksolla olisi ennustanut satelliittien radat valmiiksi, ei tarvitsisi odottaa satelliittien lähettämiä ratatietoja. Tällöin ensimmäinen paikkatieto saataisiin laskettua nopeasti, jopa 5 sekuntia laitteen käynnistymisen jälkeen, mikä olisi nykyiseen yli 30 sekunnin odotusaikaan verrattuna siedettävämpi käyttäjän kannalta. Radan ennustamiseen esitettyä mallia testattiin käyttäen alkuarvoina sekä broadcast-efemerideja, jotka ovat satelliittien itsensä lähettämiä ratatietoja, että tarkemmilla precise-efemerideilla, jotka lasketaan mittaustuloksia apuna käyttäen vasta jälkikäteen. Siten ne eivät ole paikannuslaitteen ulottuvissa ilman verkkoyhteyttä. Tarkemmilla alkutiedoilla tehdyt ennusteet onnistuivat kertomaan satelliitin paikan riittävän pienellä, alle 50 metrin virheellä, kun ennustuksen pituus oli yksi vuorokausi. Sen sijaan broadcast-efemeridilla tehdyt ennusteet jäivät kertaluokkaa huonommiksi, joten voidaan todeta ennustaminen ilman verkkoyhteyttä eli ilman tarkempia efemerideja ongelmalliseksi. Lisäksi, vaikka tarkempaa efemeridia olisikin mahdollista käyttää, olisi ennustuksen hyvä onnistua pidemmäksi ajaksi kuin vain vuorokaudeksi eteenpäin — eihän käyttäjä välttämättä avaa laitettaan ihan joka päivä. Jatkotutkimuksissa tulisi joko parantaa alkuarvon tarkkuutta tai keskittyä toisenlaisten, esimerkiksi tilastollisten, ennustusmallien kehittämiseen. /Kir11fi
dc.description.abstractIn this thesis the orbit of a GPS satellite is predicted by formulating its equation of motion and solving it numerically using GPS satellites real orbit data as initial condition. The forces acting on a satellite are found from the literature and the most important ones are included in the model. The thesis contains also a review of the reference frames used in calculation as well as the numerical methods for solving the equations of motion. The motivation for the work was to determine whether it is possible to predict satellite orbits in a stand-alone navigation device having no continuous Internet connection. This would save time when turning on the device some hours after the last use. If the device had predicted satellite orbits in the previous usage session, the user would not need to wait to receive the orbit information, or ephemeris, from the satellite. In that case the time to first fix could decrease from typical 30 seconds to as little as 5 seconds, which would be more acceptable from the user’s point of view. The presented prediction model for GPS satellite orbits was tested with both broadcast ephemeris, that is sent by a satellite, and precise ephemeris, that is more accurate and can be calculated only afterwards using real measurements. With the initial values taken from the precise ephemeris the model was able to predict the satellite’s position with under 50 meter error, which is acceptable, one day forwards. Unfortunately result was an order of magnitude worse when using the broadcast ephemeris, which is available to the navigation device without network connection. In addition, even if the precise ephemeris would be available to the device, it is desirable to get accurate positions for longer than just one day, in case the user does not open the device every day. In further study either more accurate ephemeris have to be found, or different prediction models e.g. statistical forecasting need to be developed.en
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.language.isofi
dc.relation.isformatof62en
dc.rightsThis publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.en
dc.titleGPS-satelliitin radan ennustaminenen
dc.typeDiplomityö
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:tty-2011051914680
dc.thsPiche, Robert
dcterms.alternativeGPS satellite orbit predictionen
dc.contributor.laitosMatematiikan laitos – Department of Mathematicsen
dc.contributor.tiedekuntaLuonnontieteiden ja ympäristötekniikan tiedekunta – Faculty of Science and Environmental Engineering
dc.contributor.yliopistoTampereen teknillinen yliopistofi
dc.programmeTeknis-luonnontieteellinen koulutusohjelmaen
dc.date.published2010-03-03
dc.contributor.laitoskoodimat


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record