Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international [600239]

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand: [anonimizat]

1
CUPRINS

1. Introducere în stadiul actual al tehnologiei multi -GNSS la nivel internațional și național …………. 2
2. Prezentarea stadiului actual al sistemelor GNSS ………………………….. ………………………….. ………… 3
2.1. Sistemul de poziționare cu sateliți GPS ………………………….. ………………………….. ………………. 3
2.1.1. Sateliții sistemului satelitar GPS ………………………….. ………………………….. …………………. 3
2.1.2. Semnalele GPS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 4
2.2. Sistemul Glonass ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 6
2.2.1. Sateliții sistemului satelitar Glonass ………………………….. ………………………….. …………… 6
2.2.2. Semnalele satelitare Glonass ………………………….. ………………………….. …………………….. 7
2.3. Sistemul Galileo ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 8
2.3.1. Sateliții sistemului Galileo ………………………….. ………………………….. …………………………. 8
2.3.2. Semnalele sistemului Galileo ………………………….. ………………………….. …………………….. 9
3. Prezentarea problematicii la nivel IGS ………………………….. ………………………….. …………………….. 11
3.1. Pregatirea segmentului terestru in vederea implementarii constelatiei Multi -GNSS ……… 11
3.1.1. Statusul sistemelor de poziționare cu ajutorul sateliților ………………………….. …………. 12
3.1.2. Rețeaua Multi -GNSS IGS ………………………….. ………………………….. …………………………. 13
3.1.3. Orbite precise și ceasuri satelitare ………………………….. ………………………….. ……………. 15
3.2. Dezvoltarea conceptului Multi -GNSS în viitorul apropiat ………………………….. ………………… 17
4. Prezentarea problematicii la nivel internațional în diverse studii de caz ………………………….. ….. 18
4.1. Studiu cu pri vire la procesarea datelor GPS+Glonass in rețeaua APREF Asia – Pacifică ……. 18
Discuții și rezultate ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 23
4.2. Studiu cu privire la Poziționarea Precisă a Punctelor utilizând tehnica single -GPS, respectiv
GPS+Galileo ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 24
4.3. Studiu : Performanta Multi -GNSS RTK obținută în Noua Zeelandă ………………………….. ……. 29
4.3.1. Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 29
4.3.2. Modelele funcționale utilizate in cadrul tehnologiei Multi -GNSS RTK pentru baze
scurte 31
4.3.3. Receptor multi -GNSS utilizat in cadrul studiului de caz în Noua Zeelandă ………………. 32
4.3.4. Rezultate ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 34
5. CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 40
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 43

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

2
1. Introducere în stadiul actual al tehnologiei multi -GNSS la
nivel internațional și național

Completarea sistemului de poziționare globală cu sateliți NAVSTAR -GPS cu sistemul
de poziționare rusesc GLONASS în faza de operabilitate deplină, precum și cu sistemul
european GALILEO în faza de operabilitate parțială așteptată până în anul 2016, oferă
posibilitatea de a îmbunătăți precizia de poziționare folosind o metodă combinată de
poziționare.
Sistemele GNSS sunt utilizate în diverse aplicații: comerciale, militare, științifice;
majoritatea aplicațiilor pot beneficia de o soluție combinată de poziționare a sistemelor
GNSS. (J.Sanz Subirana 2013).
La nivel internațional se caută să se îmbunătățească precizia de poziționare folosind
tehnologia GNSS prin diverse metode, una din metodele de actualitate fiind posibilitatea de a
utiliza o tehnică de poziționare combinată a sistemelor de poziționare globală în vederea
obținerii unei precizii de poziționare superioare, asigurarea vizibilități i în zone obstrucționate,
îmbunătățirea factorului DOP.

Fig.1.1. Reprezentare grafică a cerului pentru diferite configurații GNSS (Ferrao,
2013)
Sistemele de poziționare globală au fost astfel concepute încât să se asigure
compatibilitatea și interoperabilitatea, caracteristici ce fac posibilă utilizarea tehnologiei
multi -GNSS.
În ultimii ani numeroși oameni de știință au investigat efectul combinării
observațiilor GPS cu observații GLONASS în cadrul procesării rețelei de s tații permanente cu
operare continuă (CORS); observațiile adiționale au avut rolul de a îmbunătăți autenticitatea
rețelei. La simpozionul IAG din 2011 s -a prezentat un studiu de combinare a observațiilor
GPS cu GLONASS în cadrul rețelei de referință Asia -Pacifică (APREF) observându -se o
contribuție minoră a segmentului GLONASS.
Pe plan național s -au efectuat măsurători combinate GPS +GLONASS în cadrul unor
studii izolate, la nivelul unor stații permanente, ajungandu -se la concluzia că observațiile
GLONAS S contribuie la sporirea preciziei de poziționare într -o mică masură.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

3
Gradul de aplicabilitate este vast deoarece în orice poziție de pe glob se poate adopta
o soluție multi -GNSS pentru a spori precizia și a rezolva problemele de vizibilitate cu
ajutorul numărului relativ mare de sateliți ce vor fi vizibili din orice poziție de pe Pământ;
contribuția sistemului GALILEO fiind substanțială deoarece vor fi servicii disponibile
aplicațiilor civile de înaltă calitate, servicii care în cazul celorlalte sisteme GNSS sunt
destinate doar utilizatorilor autorizați și aplicațiilor militare.
Scopul lucrării este de a prezenta o soluție de poziționare globală utilizând o metodă
combinată a sisteme lor GNSS pentru a obține o precizie de poziționare viabilă. Totodată
poziționarea poate fi efectuată cu precizie în mediile obstrucționate de vegetație, în zone dens
construite; efectu l de multipath fiind neglijabil, iar eroarea datorată ionosferei este redusă.
Se utilizează receptoare speciale multi -GNSS ce înregistrează se mnalele satelitare
combinate ce sunt transmise pe diferite frecvențe, capabile a asigura integritatea datelor,
acuratețe, performanță la nivelul latitudinilor ridicate, îmbunătățirea factorului DOP.
2. Prezentarea stadiului actual al sistemelor GNSS
2.1. Sistemul de poziționare cu sateliți GPS
2.1.1. Sateliții sistemului sa telitar GPS
Arhitectura sistemului satelitar GPS are la bază aranjarea sateliților in blocuri. Fiecare
bloc conține un set de sateliți lansați pe orbită într -un interval de timp prestabilit.
 Block I, Sateliții GPS Experimentali . Au fost lansați 11 sateliți în intervalul
1978 și 1985. Acești sateliți erau capabili a oferi informații de poziționare de -a
lungul a 3 sau 4 zile fără a avea contact cu centrul de control.
 Block II și II A, Sateliții GPS Opera ționali. Din februarie 1989, au fost lansați
28 sateliți, mulți din ei fiind operaționali si in prezent. Din anul 1990 sunt
operaționali cei din Block II A (avansat). Aceștia sunt capabili a oferi
informații de poziționare de -a lungul a 180 zile fără a com unica cu serviciul de
control.
 Block II R, Sateliți Operaționali de înlocuire ai sateliților din Block II/IIA.
Acești sateliți sunt capabili a -și determina orbita singuri și de a genera mesaje
de navigație. Sunt capabili de a măsura distanțe relative inter -satelitare si de a
transmite informații către alți sateliți sau către centrul de control.
 Block II R -M, Sateliții Modernizați. Aceștia sunt sateliții modernizati ai
blocului II R . Primul satelit de acest tip a fost lansat în Septembrie 2005.
Aceștia pot transmite pe o nouă frecvență militară L2C.
 Block II F, Sateliți în curs de lansare. Primul satelit de acest tip a fost lansat în
Mai 2010. Aceștia pot transmite si pe o noua frecvență L5 în scopuri de
aplicații de siguranță a vieții. Au la bază sisteme inerțiale de navigație.
 Block III. Acești sateliți vor spori capabilitățile în navigație, îmbunătățind
interoperabilitatea și rezistența la bruierea semnalelor. Vor furniza al patrulea
semnal civil disponibil pe banda L1 (L1C). Sateliții GPS pot fi identi ficați în

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

4
diferite moduri: func ție de poziția în planul orbital, funcție de numărul de
ordine dat de NASA, sau de codul spațial, etc. (ESA, 2013)
 Faza de operabilitate totală (FOC). Sateliții GPS au atins aceasta faza in
Martie 1994 când s -a atins pragul de 24 sateliți operaționali din Block II/IIA,
dar a fost declarata in Iulie 1995. (Hoffman -Wellenhof, 2008)
2.1.2. Semnalele GPS
Semnalele GPS sunt transmise pe două frecvențe radio pe banda L, transmise pe Link
1 (L1), respectiv Link 2 (L2). Sunt polarizate circular, iar frecvențele sunt derivate conform
frecvenței fundamentale generată de ceasurile atomice aflate la bordul
sateliților.

În cadrul sistemului satelitar GPS sunt active două servicii :
 Serviciul Standard de Pozi ționare (SPS) – serviciu disponibil la o scar[ larg[
de utilizatori. Este un serviciu ce activeaz ă în cadrul frecvenței L1.
 Serviciul de Poziționare Precisă (SPP) – serviciu restricționat accesului
neautorizat. Este disponibil doar utilizatorilor autorizați și celor militari.
Sistemul GPS utilizează tehnica CDMA (CODE DIVI SION MULTIPLE ACCES) ,
pentru a transmite diferite semnale pe aceeasi frecventa radio prin modulare (Enge and Misra,
1999).
Urmatoarele tipuri de coduri si mesaje sunt modulate pe cele doua unde purtătoare
(L1 si L2):
 Coarse/Acquisition code (C/A), cunoscut si sub denumirea de cod civil
defineste SPS.
 Codul de precizie (P) este destinat aplicatiilor militare si este disponibil
utilizatorilor civili autorizati. Acest cod defineste serviciul SPP.
 Mesajul de navigatie D(t): Acesta este modulat pe ambele unde purtatoare
punand la dispozitie informatii cu privire la efemeride, driftul ceasului
satelitar, coeficientii modelului ionosferic, statusul constelatiilor, precum si
alte informatii.
Pentru a restricționa accesul neautorizat al civililor s -au luat următoarele măsuri:
 S/A (Disponibilitate a selectiva ) – degradarea intentionata apreciziei prin
manipularea ceasului satelitar, precum si a efemeridelor;
 A/S (Anti – Spoofing) – criptarea codului P cu un cod secret W, rezultand
codul Y modulat pe cele doua unde purtatoare L1 si L2.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

5
În cadrul figurii de mai jos se poate observa structura semnalului satelitar GPS.

Fig.2.1.2.1 Structura semnalului satelitar GPS (Seeber 1993)

Tabel 2.1. Structura semnalului satelitar GPS (Seeber 1993)

Modernizarea semnalelor GPS. Introducerea unor noi semnale.
Modernizarea semnalelor GPS implic ă introducerea unor noi semnale pe frecvență L5,
precum si introducerea de noi coduri modulate pe diferite frecvențe – L2C, L5C și L1C
disponibile utilizatorilor civili, precu m și codul militar M.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

6
Modernizarea sistemului GPS a inceput în 2005 odată cu lansarea primului satelit din
Block IIR -M. Acest satelit susținea noul cod militar M, precum si L2C – civil. Semnalul civil
L2C a fost special conceput pentru a satisface cerințel e utilizatorilor civili, precum și a se
dezvolta industria receptoarelor cu două frecvențe GPS.
Planul de modernizare a sistemului GPS a continuat prin lansarea sateliților din
cadrul Block II F ce includ, pentru prima data al treilea semnal civil transmi s pe banda L5.
Acest nou semnal L5C are un alt tip de modulație. Următorul pas implică sateliții din Block
III ce include al patrulea semnal civil pe banda L1 (L1C), capabil a asigura interoperabilitatea
între sistemul GPS și celelalte sisteme GNSS (cum ar fi Galileo). (ESA, 2013)

Fig.2.1.2.2. Spectrul semnalelor G PS înainte si după modernizare (Courtesy of Stefan Wallner)
2.2. Sistemul Glonass
2.2.1. Sateliții sistemului satelitar Glonass
Generațiile sistemului Glonass:
 Prototip (Generația zero). Primele prototipuri de sateliți Glonass (Uranus) au fost
lansați pe orbită in Octombrie 1982, cu 18 sateliți lansați în intervalul 1982, 1985 ,
fiind denumiți sateliți apartinând Block I.
 Prima Generație. Prima generație de sateliți Glonas s a avut la bază lansarea sateliților
în intervalul 1985, 1990. Aceștia sunt împărțiți în diferite blocuri (Block II a, Block II
b si Block II v). Și -au îmbunătățit standardele cu privire la timp și frecvență ,
îmbunătățind stabilitatea pe frecvență.
 A Dou a Generație de Sateliți, denumită Glonass – M (Uragan – M), denumire ce
semnifică o generație modernizată de sateliți. Au fost dezvoltați dupa anii 1990, cu
primul satelit lansat în anul 2001. O caracteristică impresionantă a acestor sateliți este
introduc erea unui nou semnal civil pe banda G2 ce face posibilă anularea fenomului
de refracție ionosferică .
 A Treia Generație, denumită Glonass – K fac posibil accesul la noul cod civil CDMA
pe banda G3, impreuna cu semnalele civile pe benzile G1 și G2 și totoda tă dispun de
tehnica Searh and Rescue. Primul satelit de acest tip a fost lansat in Februarie 2011.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

7
 FOC (Faza de operabilitate totală) a fost atinsă în Decembrie 2011. (ESA, 2013)

2.2.2. Semnalele satelitare Glonass
Semnalele GLONASS sunt transmise pe două frecvențe radio pe banda G, transmise
pe frecvențele G1 si G2.
Serviciile disponibile Glonass
 SPS – Serviciul Standard de Poziționare este un serviciu deschis, disponibil
utilizatorilor din întreaga lume. Semnalul de navigație a fost inițial disponibil
doar pe frecvența G1 , dar din anul 2004 noii sateliți din categoria Glonass – M
transmit un nou semnal civil pe frecvența G2.
 PPS – Serviciul de Poziționare Precisă este disponibil doar utilizatorilor
militari și auto rizati. Sunt disponibile două semnale de navigație pe benzile G1
și G2.
Fiecare sate lit Glonass transmite pe o anumită frecvență din cadrul benzii. Această
frecvență permite determinarea numărul canalului de frecvență și permite receptoarelor să
identifice sateliții cu ajutorul tehnicii FDMA. Modernizarea semnalelor Glonass face posibilă
transmiterea semnalelor CDMA pe benzile G1, G2, G3 (L3), și pe banda GPS L5 în scopul
de a transmite semnalele FDMA pe benzile G1, G2.
Frecvențele pe care sunt transmise s emnalele Glonass G1, respectiv G2 sunt
determinate funcție de numărul canalului k
( )
( )

( )
( )

Numerele corespunz ătoare frecvențelor f sunt luate în considerare în vederea
furnizării a 24 canale, k = 1, … , 24. Luând in considerare directivele date de Uniunea
Internațională a Comunicațiilor pe baze electrice, toti sateliții Glonass lansați dupa anul 2005
au fost ne voiti sa utilizeze un număr k = -7, … ,6. Această schimbare are scopul de a evita
interferentele cu frecventele radio astronomice si cu serviciile de comunicație satelitară.
Reducerea numărului canalelor de la 24 la 12 se compensează intern, deoarece d oi
sateliți amplasati pe aceeasi orbită transmit exact pe aceeasi frecventa, dar ocupa poziții
diametral opuse. În consecință, nu vor fi înregistrați in același timp de un receptor amplasat la
sol (stațiile spațiale însă, vor trebui să implementeze funcții pentru a se face distincția între
cei doi sateliți).
Pe aceste frecvente se moduleaza codurile C/A si P împreună cu mesajul de navigație
D. Codurile transmise au un zgomot de două ori mai mare decât în cazul GPS.
Ca și în cazul GPS, codul C/A a fost modu lat doar pe frecvența G1, în timp ce codul
militar P a fost modulat atat pe frecventa G1, cât și pe frecvența G2, noii sateliți Glonass de

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

8
tip M (Modernizați) transmit semnalul C/A si pe frecventa G2. Receptorul, prin urmare
identifica satelitul functie de frecventa pe care se emite semnalul.
S/A nu este aplicata in cazul sistemului satelitar Glonass și totodata codul P nu este
criptat.
Modernizarea semnalelor Glonass. Introducerea de noi semnale si utilizarea tehnicii
CDMA.
În cadrul modernizarii semnale lor Glonass, s -a avut in vedere implementarea unei noi
frecvente G3 specifica satelitilor GLONASS -K. Acest semnal va genera un nou cod civil
C/A 2, precum și un nou cod militar P 2 pentru aplicatii de tip Sa fety Of Life (SOL).
Adiția tehnicii CDMA, precum si FDMA a fost posibila odată cu lansarea sateliților
Glonass – K în febr. 2011, furnizând semnale de tip CDMA pe o frecventa
pe banda G3 apropiata de frecventa E5b specifica Galileo.

Fig.2.2.2.1 Spectrul s emnalelor Glonass. Semnalele FDMA inainte si dupa modernizare (in partea de
sus), precum si afisarea semnalelor noi CDMA dupa modernizare (in partea de jos). (Courtesy of Stefan
Wallner).
Tabel.2.2. Semnalele Sistemului Glonass. (ESA, 2013)

2.3. Sistemul Galileo
2.3.1. Sateliții sistemului Galileo

 Faza experimentală – au fost lansați doi sateliți experimentali în perioada 2005
– 2008 de tip GIOVE (Galileo In – Orbit Validation) denumiți GIOVE A și
GIOVE B. Au fost lansați spre a răspunde la mai multe întrebări: afilierea
transmiterii semnalelor pe d iferite frecvețe la Uniunea Internaționala a

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

9
Telecomunicațiilor, in scopul de a valida tehnologiile de monitorizare a
mediului utilizate în cadrul constelațiilor operaționale Galileo și de a genera
semnale capabile a fi recepționate de către receptoare sp eciale.
Ambii sateliți au fost creați în paralel pentru a răspunde la întrebări cu privire
la redundanța orbitală, precum și de a dispune de capabilități complementare.
 Faza IOV. În această fază se efectuează teste pe obita/la sol. În cadrul acestei
faze, s-au lansat înca patru sateliți de tip IOV. Primii doi sateliți au fost lansati
in Octombrie 2011 fiind plasați în primul plan orbital. A doua pereche de
sateliți a fost lansata la un an distanță fiind amplasați în al doilea plan obital.
 Faza FOC. În inte rvalul 2014 -2016 constelația Galileo se așteaptă a atinge un
număr de 18 sateliți, incluzând cei patru sateliți IOV, iar faza de operabilitate
totală se așteaptă a fi atinsă în intervalul 2019 -2020 ajungându -se la o
constelație de 27 sateliți și trei satel iți de înlocuire. (ESA, 2013)
2.3.2. Semnalele sistemului Galileo
În Faza FOC fiecare satelit Galileo transmite 10 semnalede navigație pe frecvențele E1, E6,
E5a, E5b. Aceste semnale sunt capabile a fi accesibile serviciilor Galileo si EGNOS de tipul :
 OS (Open Service) disponibil utilizatorilor din întreaga lume. Sunt disp onibile trei
frecvente separate. Receptoarele cu o singură frecvență vor fi similare din punct de
vedere al performantei cu receptoarele GPS C/A. În general, aplicaț iile OS utilizează
o combinație a semnalelor GPS și Galileo pentru a îmbunătăți precizia de poziționare
în medii dificile, cum ar fi cele urbane.
 PRS (Public Regulated Service) este un serviciu creat pentru autoritățile locale
(poliție, agenții militare) cu un acces controlat de Guvern. Sporirea
modulatiei/criptării semnalelor se introduce in scopul de a fi robuste bruierii.
 CS (Comercial Service) este un serviciu disponibil protejat de criptarea comerciala
 SAR (Serviciu de Cautare si Salvare) contribuie la serviciul international Cospas –
Sarsat. Un semnal caracteristic acestui serviciu va fi retransmis Centrului de
Coordonare a activităților de salvare, iar sistemul Galileo va putea informa utilizatorii
cu privire la care este situatia detectata.
 SoL (Safe ty-of-Life) este disponibil aplicațiilor de aviație datorită EGNOS,
performanta serviciului va fi mereu imbunatatita. (ESA, 2013)

Similar satelitilor GPS, toti satelitii dispun de aceleași frecvențe, iar semnalele se
diferențiază pe baza tehnicii CDMA (Galileo SIS ICD, EU, 2010).

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

10

Fig. 2.3.2.1 Semnalele sistemului Galileo (Courtesy of Stefan Wallner)

Semnalul E1 este disponibil serviciilor OS, CS, SoL și PRS. Este compus din 3
semnale de navigație modulate pe banda L1. E1 -A este criptat si disponibil doar utilizatorilor
autorizați PRS, conținând date PRS. Componentele E1 -B și E1 -C sunt semale disponibile
utilizatorilor civili avand coduri necriptate. E1 -B este un canal de date, iar E1 -C este un canal
pilot (fără date).
Semnalul E6 este un semnal dedicat serviciilor CS ș i PRS. Este compus din 3 semnale
de navigație modelata pe banda E6. E6 -A este criptat accesibil doar utilizatorilor autorizati
PRS. E6 -B și E6 -C sunt accesibile sunt accesibile serviciului comercial (CS) si include un
canal cu date si un canal pilot. Codur ile sunt criptate pe frecventa E6, este similara benzii B3
specifica Beidou.
E5a este caracterisitic serviciului open service. Include doua componente E5a -I (ce
include date) si E5a -Q. Pe aceasta frecventa se transmit informatii cu privire la poziționare
(aceasta frecventa se suprapune peste L5 caracteristica GPS, B2a caracteristică Beidou si L5
caracteristica Glonass).
E5b este caracteristic serviciului OS, CS si SoL. Este disponibil accesului
utilizatorilor si include doua componente E5b -I (ce include dat e) si E5b -Q (acest semnal este
comun B2b specific Beidou, precum si G3 specific Glonass).
Componentele E5a si E5b sunt modulate pe frecventa E5 si pot fi prelucrate impreuna
ca si un singur semnal cu un receptor specific, reducandu -se efectul de multipath si de
zgomot. (ESA, 2013)

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

11
3. Prezentarea problematicii la nivel IGS
3.1. Pregatirea segmentului terestru in vederea implementarii
constelatiei Multi -GNSS

Cu patru sisteme satelitare noi (BeiDou, Galileo, QZSS, IRNSS) impreuna cu sistemele
satelitare existente aflate in faza de modernizare (GPS, GALILEO), clasa sistemelor satelitare
spatiale trece printr -o faza de schimbare. Serviciul International GNSS (IGS) a initiat
serviciul Multi – GNSS Experiment pentru a permite familiarizarea utilizatorului cu noile
sisteme satelitare, precum si a pregati incorporarea acestora intr -o modelare si o analiza
satelitara globala de inalta precizie.
In ultimul deceniu, sisteme le satelitare de pozitionare globala cu sateliti a u trecut
printr -o faza de schimbari majore. Porning de la un sistem de pozitionare cu sateliti GPS
avand in componenta o singura constelatie, un set de sase sisteme satelitare globale sau
regionale de tipul – GLONASS, BeiDOU, Galileo, Quasi -Zenith Satellite System (QZSS) si
sistemul satelitar regional indian (IRNSS), sisteme spatiale ce ofera posibilitatea de a crea un
serviciu ce ofera pozitia pe baza informatiilor spatiale si a timpului de tip (PNT).
Aces te servicii sunt completate de sistemele spatiale augmentate (SBAS) in vederea
sporirii disponibilitatii, preciziei, încrederii in serviciul PNT (Positioning, Navigation and
Timing) in aplicatii de tip siguranță.
Potențialul ridicat al sistemelor de poziți onare cu sateliți dezvoltate până în prezent a
condus la o utilizare combinata a acestora spre sporirea preciziei de pozitionare utilizand mai
multe semnale in comparatie un sistem de poziționare stand -alone de tipul GPS. Structurile
noi de semnale vor fi robuste în vederea fenomenului de inteferență si a efectului de
multipah, dar totodată vor fi capabile să înregistreze la nivele joase ale semnalului satelitar.
Disponibilitatea semnalelor decodificate pe trei frecvențe face posibilă o nouă
abordare in ved erea determi nării ambiguităților în cadrul p oziționării relative diferențiale
GNSS cu ajutorul observațiilor fazei purtătoarei și totodată oferă o precizie considerabilă în
determinarea întârzierii datorită ionosferei.
În cele din urmă, sporirea numărului de sateliți nu numai îmbunătățeste considerabil
precizia în cadrul aplicațiilor de poziționare satelitare, dar și oferă un număr sporit de
semnale satelitare în vederea aplicațiilor spațiale meteorologice ceea ce implică înregistrarea
razei în atmosferă n eutră si în ionosferă.
Date fiind contribuțiile remarcabile ale sistemelor satelitare aduse științei si implicit
Geodeziei, contribuții similare se așteapta si de la serviciile de poziționare, navigație si
cronometrare (PNT).
Odată cu implementarea semnale lor sistemului GPS in faza de modernizare și sporirea
sistemelor spațiale GNSS, precum și a sistemelor de augmentare (Sistemul Rusesc de
Corecții Diferențiale si Monitorizare – SCDM si Sistemul de Augmentare Indian
Geostaționar – GAGAN), IGS dorește a se d ezvolta în ramura multi -GNSS in vederea
optimizării unui serviciu multi -GNSS pe care utilizatorii sa -l poată manipula.
IGS a inițiat Experimentul Multi -GNSS (denumit in continuare) MGEX sub
coordonarea Grupului propriu de lucru în domeniul Multi -GNSS. MGEX este gândită sub
forma unei rețele de lucru în vederea extinderii in cadrul comunităților de ingineri si oameni
de sti ință și totodată asigura familiarizarea membrilor IGS si a utilizatorilor cu privire la noile
sisteme satelitare de navigație cu sateliți. (IGS – MGEX, 2014)

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

12
3.1.1. Statusul sistemelor de poziționare cu ajutorul sateliților

În tabelul de mai jos, se pot observa informații cu privire la sistemele PNT și cu
privire la sateliții operaționali conform ultimelor informații disponibile date de IGS – MGEX.
Sistemele de poziționare globală GPS și GALILEO au atins faza de operabilitate totală și
oferă semnale pe minimum do ua frecvențe (L1, L2) accesate de către utilizatorii civili.
Ultima generație de sateliți ai sistemului american GPS de tipul GPS II F și a celor
rusești de tipul K, oferă o nouă frecvență (L5, respectiv L3), dar aceste semnale sunt limitate
la un număr redus de utilizatori. (IGS – MGEX, 2014)
Tabel 3.1: Statusul sistemelor de poziționare global ă
și regională cu ajutorul sateliților

Pe lângă sistemele satelitare GPS și GLONASS, BeiDOU oferă posibilitatea
poziționării de tipul stand -alone în China si în zona Asi ei Pacific e, cu ajutorul unui serviciu
global care se așteaptă a fi disponibil până in anii 2020. Deși Serviciul Interfata Document
Control (ICD ) BeiDOU oferă o acoperire pe cele două semnale B1 și B2, se va ajunge la o
poziționare multi -GNSS în momentul în care vor fi disponibile până la trei frecvențe. Prin
urmare, BeiDOU este primul sistem de navigație cu sateliți ce oferă o metoda de poziționa re
îmbunătățită cu ajutorul utilizării a trei frecvențe.
GALILEO are in componență patru sateliți in faza IOV (In Orbit Validation) care n –
au fost declarați operaționali până în prezent. S -au lansat doua perechi de sateliți din Faza de
Operabilitate Totală (FOC FM) de -a lungul anului 2015 operaționali. Se așteaptă ca serviciul
operațional GALILEO cu acoperire globală să fie activ în următorii ani. Accesul la frecvența
E6 nu este definită complet, utilizatorii pot accesa gratis semnalele pe frecvențele E1,
E5a/E5b ce au ajuns la o înaltă performanță în anihilarea efectului de multipath.
Sistem Blocuri Semnale Sateliți
IIA L1 C/A, L1/L2, P(Y) 8
IIR-A/B L1 C/A, L1/L2, P(Y) 12
IIR-M PLUS L2C 7
IIF PLUS L5 4
M L1/L2 C/A + P 24
K PLUS L3 (1)
GEO B1, B2, B3 5
IGSO B1, B2, B3 5
MEO B1, B2, B3 4
IOV E1, (E6), E5 a/b/ ab (4)
FOC F/M E1, (E6), E5 a/b/ ab 3/4 + 5/6
L1 C/A, L1C, SAIF, L2C
E6 LEX, L5
1/B L5, S 1
1/C L5, S 1
1/D L5, S 1IRNSSN/A 1GPS
GLONASS
BeiDOU
Galileo
QZSS

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

13
Sateliții GALILEO sunt echipați cu un sistem de tip passive hydrogene masers ce
oferă stabilitate ceasurilor atomice, conducând la multe beneficii in ramura aplicațiilor
cinematice, poziționării precise și aplicațiilor științifice.
Japonia a validat conceptul de QZSS, pornind de la un satelit operațional. Faza
operațională completă ce înglobează un număr de 3 sateliți pe orbite geosincrone înclinate
(IGSO) se asteapta a fi at insă în urmatorii ani din acest deceniu. QZSS are în componență un
număr de semnale satelitare unice distribuite pe patru frecvențe si oferă diferite tipuri de
corecții pentru diverse tipuri de utilizatori de la un grad de pregatire mediu, la avansat.
India a lansat satelitul IRNSS -1 in Iulie 2013, IRNSS -1 B in Aprilie 2014, IRNSS –
1 C in octombrie 2014, respectiv IRNSS 1 – D in martie 2015. Se așteapta a avea in
componenta patru sateliti dispusi pe orbite geosincrone inclinate (IGSO) si 2 sateliti
geosincroni (GEO). IRNSS -1 transmite semnale pe frecventele L5 si S, prin urmare
receptoarele comune GNSS nu pot capta informatii datorita lipsei informatiilor pe frecventa
L5 si a necesitatii unei a doua frecvente comune.
Cele sase sisteme satelitare spati ale sunt augmentate de cele 13 sisteme SBAS avand
constelatii distribuite pe orbite geostationare. Un numar in crestere de sisteme spatiale de
augmentare geostationare de tipul SBAS ofera semnale pe doua frecvente L1/L5 ce pot fi
inregistrate de receptoare le moderne GNSS și care pot fi dezvoltate in ramura aplicațiilor de
poziționare precisă. (IGS – MGEX, 2014)
3.1.2. Rețeaua Multi -GNSS IGS
A fost dezoltată o rețea Multi -GNSS de către IGS distribuită pe tot Globul, in dezvoltarea
celor deja existente (GPS si GLONASS ), iar pe baza informațiilor obținute de la agenții
naționale, universități, s-a ajuns la 90 stații in componenta rețelei M -GEX la care s -au
adăugat 10 stații in zona Asia Pacifica, ajungandu -se la un numar de 125 statii, iar in
septembrie 2015 rețe aua a fost integrată în cadrul rețelei IGS.
MGEX inglobeaza resurse date de instituții ce și -au modernizat rețelele de stații de
monitorizare GNSS, sau si -au stabilit noi stații de monitorizare multi -GNSS capabile a
înregistra semnale multiple. MGEX are la baza o rețea globală eterogenă ce înglobează la o
scară largă echipamente pentru utilizatori. Cele mai comune receptoare sunt cuprinse in
secțiunea Producatori. Majoritatea site -urilor implica antene de tip choke -ring, dar sunt
folosite preponderent antene de tip grade .
Deși varietatea de receptoare și antene implică o provocare în cadrul procesării
datelor, totobdată această varietate implică și un mare avantaj. Diversitatea tehnicilor de
înregistrare a semnalelor sat elitare, precum și tipurile de date utilizate de receptoare
contribuie la o mai bună înțelegere a noilor semnale satelitare. Totodată diferențele dintre
diferite tipuri de echipamente, contribuie la perfecționarea receptoarelor GNSS . (IGS –
MGEX, 2014)

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

14

Fig 3.1 .2.1 Rețeaua Multi -GNSS IGS (www.igs.com)
În Iulie 2015 IGS a reușit a integra corecțiile în modelarea centrului de faza a antenei
in cadrul sistemelor satelitare nou dezvoltate (Galileo, BeiDOU, QZSS, IRNSS), model
disponibil pentru urmatorarele antene :

Tabel 3.2 Corectiile centrului de faza a antenei (www.igs.com)

MGEX utilizează date de la NASA, Institutul National Francez de Geografie (IGN) și
din arhiva BKG obținându -se date satelitare, precum și distribuie parametrii orbitelor
satelit are colectate de rețeaua MGEX. Pentru a facilita aceste activități, a fost adoptat
formatul RINEX 3 (Receiver Independent Exchange Format 3). Introducerea unor formate
extinse de stocare a datelor este planificata într -o fază în care se coordonează utiliza torii
MGEX cu infrastructura IGS.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

15
S-au creat și alte formate de prezentare a datelor satelitare pe langa formatul RINEX
sau RTCM, si anume formatul MSM ale carui mesaje se pot plia pe toate constelațiile
satelitare, semnale și observații satelitare în vederea oferirii unei compatibilități totale cu
informațiile conținu te în fișierele RINEX. (IGS – MGEX, 2014)
3.1.3. Orbite precise și ceasuri satelitare
Ca și prim pas în integrarea noilor constelații satelitare în cadrul unui serviciu multi -GNSS
IGS, instituțiile spațiale pun la dispozitie orbite și ceasuri precise pentru Gali leo, QZSS pe
baza informațiilor obținute de la rețeaua MGEX și a altor stații GNSS. Datele sunt
disponibilie utilizatorilor interesați și pot fi găsite la arhiva MGEX fiind menținute de
CCDIS. Date similare sunt asteptate a fi obținute și pentru BeiDOU.
Galileo. Univers itatea Tehnică din Munchen si CNES pun la dispoziție date cu privire
la orbitele si ceasurile satelitare pentru cei patru sateliți Galileo IOV si pentru cei FOC o data
la trei până la șase zile. Efemeridele sunt postprocesate cu ajutorul i nformațiilor obtinute de
la Centrul de Determinare a Orbitei în Europa (CODE). Obita calculată de MGEX, precum și
ceasurile satelitare acoperă o perioadă de timp de până la un an jumătate ceea ce conduce la o
performanță pe termen lung satisfăcând o arie l arga de conditii.

Fig, 3.1.3.1 . Disponibilitatea orbitelor precise Galileo și a ceasurilor satelitare
In Septembrie 2013 (IGS – MGEX, 2014)
Figura 3 .1.3.1 demonstrează diferența intre estimarile orbitale oferite de TUM si
CODE. Facand o medie aritmetica a tuturor satelitilor de -a lungul a opt luni, cele doua
produse inregistreaza o diferenta de aproximativ 16 cm (in pozitionarea 3D) ceea ce implica o
incertitudine orbita la de 5cm. Estimarile orbitale date de CNES și CLS dau o eroare de trei
ori mai mare .

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

16

Fig, 3.1.3.2. Diferentele obtinute ale produselor MGEX pentru determinarea orbitelor precise
pentru satelitii Galileo IOV (IGS – MGEX, 2014)

Fig 3.1.3.3 Rezultatele obținute cu ajutorul tehnologiei SLR CODE și TUM pentru cele doua perechi de sateliti
Galileo IOV. Liniile ingrosate semnifica unghiul pe care -l face Soarele cu planul orbital (unghiul β). (IGS –
MGEX, 2014)
Figura 3.1.3.3 ilustrează rezultatele obținute pe baza tehnologiei SLR pentru perechile
de sateliți IOV 1/2 si IOV 3/4 ce sunt localizate in planurile orbitale B, respectiv C reieșind
un bias radial de 5cm si o abatere standard de 8 cm. Rezultatele obținute sunt consistente,
datori ta corelației erorilor în ambele soluții. Erorile sunt minime atunci cand Soarele se afla la
un unghi de elevatie maxim deasupra planului orbital. Totusi, un minim secundar se poate

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

17
obține în imediata vecinătate a eclipsei, atunci cand dispare unghiul β. E rorile orbitelor
satelitare evidentiate de observatiile SLR indică o eroare subtilă in cadrul modelării
accelerațiilor, corelate cu unghiul pe care -l face Soarele cu planul orbital. (IGS – MGEX,
2014)

3.2. Dezvoltarea conceptului Multi -GNSS în viitorul apropi at
Crearea rețelei MGEX a pus bazele familiarizării cu noi sisteme si semnale GNSS. Primii
pași au fost efectuați prin calcularea orbitelor precise pentru fiecare sistem GNSS și prin
integrarea MGEX la rețeaua IGS. Se așteaptă ca în următorii ani să se atingă următoarele
obiective, multe din ele fiind atinse în prezent :
 Extinderea rețelei multi -GNSS la rețeaua IGS ;
 Difuzarea efemeridelor precise pentru sistemele satelitare noi (BeiDOU, IRNSS, și
opțional a sistemelor spațiale de augmentare SBAS) ;
 Dezvolt area unui nou semnal multi -GNSS/multi -semnal în procesarea datelor și a
modelarii ionosferei ;
 Caracterizarea noilor sateliți GNSS, precum și dezvoltarea unor standarde în vederea
procesării comune a datelor cu privire la orbite și a ceasurilor satelitare ;
 Dezvoltarea controlului de calitate a semnalului satelitar multi -GNSS/multi -semnal
(in cadrul erorilor de zgomot, alunecari de cicli, reflexia semnalului satelitar) extinse
la întreaga rețea.

Dezvoltarea rețelei MGEX se axează pe încorporarea constelațiilor satelitare și
totodată pe o descriere îmbunătățită a segmentului spațial si terestru. (IGS – MGEX, 2014)

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

18
4. Prezentarea problematicii la nivel internațional în diverse
studii de ca z

4.1. Studiu cu privire la procesarea datelor GPS+Glonass in rețeaua
APREF Asia – Pacifică
În diverse lucrări de specialitate se studiază impactul pe care -l are tehnologia multi –
GNSS în îmbunătățirea preciziei de poziționare 3D.
Într-un studiu efectuat de Andreas Nado, Teunissen și Huisman, publicat la
simpozionul Asociației Internaționale a Geodeziei (IAG) din Melbourne 2011, se vorbește
despre efectul pe care -l au observațiile Glonass adăugate observațiilor GPS în sesiuni de 24
ore pe o perioadă de 2,5 an i în rețeaua de referință APREF (Asian -Pacific Refference Frame).
(A.Nardo, 2011)
Din anul 2009 până în aprilie 2011 se observă o îmbunătățire a preciziei de
poziționare a stațiilor permanente utilizând aportul observațiilor Glonass. Datorită faptului că
sistemul de poziționare rusesc Glonass n -a fost pe deplin funcțional în acel interval de timp,
ajungandu -se la constelația de 24 sateliți pe 3 planuri orbitale în decembrie 2011, s -a ajuns la
concluzia că îmbunătățirea preciziei de poziționare este de 30%.
Deși constelația sistemului Glonass nu era pe deplin operațională observându -se un
număr mai mic de sateliți (în medie 2 -3), observațiile Glonass au contribuit la îmbunătățirea
preciziei de poziționare pe baza îmbunătățirii geometriei satelitare. Aceste îm bunătățiri sunt
importante în aplicații cinematice, în locuri obstrucționate de vegetație în care vizibilitatea e
redusă, în zone dens construite, canioane, zone muntuoase.
Universitatea Curtin (CU) reprezintă centrul de analiză locală pentru rețeaua APREF
din 1 Ianuarie 2009 împreună cu Geoscience Australia, având scopul de a pune la dispoziție
coordonate săptămânale, precum și estimări ale întârzierilor datorate troposferei calculate la
zenit (ZTDs) pentru o subrețea APREF.

Fig. 4.1.1 – Dispunerea stațiilor rețelei APREF procesate de CU LAC din septembrie 2011.
Simbolizare: Buline roșii -stații GPS+GLONASS, Buline albastre – Stații GPS –
only. (A.Nardo, 2011)

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

19

Cu ajutorul softului de compensare, s-au prelucrat zilnic observațiile de fază (ce
asigură formarea ecuațiilor de diferențe duble) pe baza unei scheme de procesare. [Beutler et
al. 2007]

Fig.4.1.2 – Strategia de procesare utilizat ă pentru procesarea observațiilor combinate
GPS+GLONASS (A.Nardo, 2011)
În general in poziționarea relativă de precizie (centimetrică), se utilizează observații
de fază. Cele mai utilizate tehnici de prelucrare sunt cele in care se generează ecuații de
diferențe simple, duble si triple între ecuațiile de observație inițiale (nediferențiate).
Fiecare ses iune zilnică de măsurări a fost procesată în paralel utilizând strategia
ilustrată în figura 4.1.2.b. Strategia implică patru pași : (1) Prelucrarea datelor (descărcarea
datelor, reformatarea fi șierelor), (2) Editarea datelor (sincronizarea ceasurilor recep toarelor,
detectarea alunecărilor de cicli, estimarea unei prime aproximații a soluției), (3) Determinarea
ambiguităților, (4) Ajustarea finală.
Efemeridele precise GPS (IGS) și GLONASS (IGL) au fuzionat într -un singur fișier,
iar sicronizarea ceasului rec eptorului a fost efectuată prin utilizarea codurilor GPS. Pentru
fiecare sesiune zilnică de observații satelitare, bazele au fost definit e astfel încât să se
maximizeze observațiile GPS.
O soluție float de diferențe duble, având la bază modelul ionosphere free, a fost
obținută prin procesarea unui grup de cinci stații individuale și combinând ecuațiile normale
ale grupului pentru a determina o soluție aproximativă a rețelei. Ambiguitățile sunt fixate prin
valori întregi pe baza modelului Quasi Ionosphere Fr ee. Fiecare bază este procesată separat,
păstrând fixe întârzierile datorate troposferei calculate la zenit (ZTDs) și coordonatele unei
singure stații estimate în soluția float.
Nu s -a reușit nicio încercare de a estima ambiguitățile GLONASS, deoarece stra tegia
de determinare a ambiguităților utilizată (SIGMA Beutler et al. 2007) poate fi aplicată doar
pentru baze ce nu depășesc 20 km.
Estimările finale, bazate pe un eșantion de 180 de date, sunt coordonatele zilnice și
valorile ZTD (eșantion la interval de 2 h).
Numărul ridicat de observații satelitare datorită includerii observațiilor GLONASS ar
trebui să aibă un aport în estimarea coordonatelor stațiilor, precum și în determinarea ZTD,

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

20
dar această îmbunătățire este redusă de o creștere a numărului parame trilor ce trebuie
estimați, în principiu ambiguitățile GLONASS de tip float.
Luând în calcul o procesare pe termen lung, se iau în calcul estimările coordonatelor
prin două variante (GPS și GPS+GLONASS), în scopul de a evalua posibila îmbunătățire a
preci ziei (abaterile standard ale coordonatelor). Rezultatele se raportează stațiilor localizate în
Antarctica, Australia și celorlalte 2 stații amplasate pe limita rețelei APREF, pentru a scoate –
n relief posibilul efect pe care l -ar putea avea sistemul GNSS GL ONASS datorită înclinării
orbitei la latitudini ridicate.

Tabel 4.1.1. Valori specifice retelei CU de -a lungul a 160 zile din anul 2010 (A.Nardo,
2011)

Seriile de timp obținute în urma înregistrărilor zilnice sunt utilizate pentru a exprima
precizia (gradul de repetabilitate) al coordonatelor. Software -ul CATREF (Altamimi et al.
2007) a fost utilizat pentru stivuirea seriilor de timp, modelul matematic permite de altfel a
rezolva problema atât a coordonatelor, cât și a parametrilor rețelei de referință, anihilând
efectul variabilității rețelei de referință față de seria de timp.

Fig.4. 1.3 – Evol uția în timp a parametrilor transformării. Simbolizare : GPS (buline albastre),
GPS+GLONASS (buline rosii) (A.Nardo, 2011)

Modelul funcțional CATREF are la bază coordonatele și schimbările de viteză dintre
două sau mai multe rețele de referință. Coordonatele aproximative și vitezele stocate în

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

21
fișierele SINEX împreună cu matricea de varianță -covarianță aferentă (VCV), p ot fi utilizate
ca și observații în compensarea cu ajutorul metodei celor mai mici pătrate după eliminarea
constrângerii inițiale.
Considerând că fiecare set de coordonate (fiecare fișier SINEX) definește o altă rețea
de referință și totodată luând în calc ul coordonatele și vitezele pozițiilor, software -ul
estimează cei 14 parametri Helmert (translația, rotația, factorul de scară și derivatele de timp)
dintre două rețele de referință. Dependența de timp a parametrilor Helmert poate fi
considerată liniară ( după cum se observă în figura 3).
Ecuațiile liniarizate a observațiilor pot fi exprimate sub forma :
( ) ̇ ( )[ ̇ ̇ ̇ ] (4.1.1)
̇ ̇ ̇ ̇
Cu și ̇ s-au notat coordonatele, respectiv viteza pentru fiecare soluție individuală
S și pentru fiecare stație i la epoca t si într-o rețea de referință (TRF) dată k ; și ̇
reprezintă coordonatele, respectiv viteza în rețeaua de referință combinată, t k este epoca de
referință pentru fiecare TRF; T k, D k, R k reprezintă translația, rotația și factorul de scară, iar
̇ , ̇ , ̇ reprezintă derivatele de tim p; t 0 fiind epoca de referin ță.

Fig.4. 1.4 – Exemplificarea unei serii de timp ce evidentiaza o miscare seculara si perioadica (cu ajutorul
statiilor PALM), linia verde reprezinta modelul ajustat. (A.Nardo, 2011)
Pentru punctele considerate, matricile de varianță -covarianță au fost calculate ca o
medie, iar abaterile standard au fost estimate. Pentru a evalua îmbunătățirea preciziei de
poziționare utilizând procesarea GPS+GLONASS în comparație cu procesarea GPS, se
definește cantitatea adimens ională F i:

̂
̂ (4.1.2)
Fi este pozitiv și mai mic decât 1 dacă observațiile adiționale GLONASS îmbunătățesc
precizia de estimare a parametrilor necunoscuți, altfel este negativ. Tabelul 4 centralizează
rezultatele comparației: după cum se observă sistemul GLONASS nu oferă o îmbunătățire
remarcabilă, de altfel nu este un efect remarcabil dependența de latitudine a poziții lor
stațiilor.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

22

Tabel 4. 1.1 Abaterile standard cu preciziile aferente in cazul GPS -only (A.Nardo,
2011)

Tabel 4.1.2 Abaterile standard cu preciziile aferente in cazul
GPS+GLONASS (A.Nardo, 2011)

Tabel 3.1.4 Imbunatatiri fractionare, intervalul de timp (T) si numarul
discontinuitatilor (nd), statiile sunt impartite functie de latitudine. (A.Nardo, 2011)

Pentru stațiile considerate, matricile VCV au fost extrase din fișierele SINEX și
convertite în sistem de referință NEU (North East Up). Așa cum vedem îmbunătățirea
derivată din matricea de varianță -covarianță este aproximată cu următoarea relație:

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

23
(4.1.3)
Elipsele erorilor albastre și roșii (95%) sunt cele empirice calculate pe baza
observațiilor singulare GPS și a celor combinate GPS+GLONASS, în timp ce elipsele negre
și verzi sunt cele derivate din matricile zilnice de varianță -covarianță. Figura 4. 1.5 ilustrează
elipsele erorilor libere de orice efect al rețelei de referință.

Fig.4. 1.5 – Elipsele erorilor in cele doua cazuri (A.Nardo, 2011)

Discuții și rezultate
În concluzie această perioadă de 2 ani și jumătate de analiză zilnică a fost efectuată cu
scopul de a evalua impactul pe termen lung al sistemului GLONASS în studii geodinamice și
de întreținere a rețelei de referință. În acest caz îmbunătățirea preciziei de obținere a
coordonatelor pentru anumite stații ale rețelei a fost obținută cu ajutorul următoarei relații :

(4.1.4)
Discutie: α – este factorul Bruyninx (2006) și reprezintă raportul dintre numărul sateliților GPS,
respectiv n umărul sateliților GLONASS.
Totodată stabilitatea rețelei de referință nu este afectată de observațiile adiționale
GLONASS.
Faptul că erorile formale sunt în principal în armonie cu relațiile (4.3) și (4. 4), în timp
ce erorile empirice nu sunt (așa cum ved em în figura 4.5), ar putea demonstra o problema de
modelare.
Conform publicației lui Dach (2011), în cazul observațiilor GPS, variația centrului de
fază (PCV) poate cauza o diferență medie de 1 cm în modelarea fazei L3 observabilă de
sistemul GLONASS (în comparație cu PCV specific GLONASS), care este absorbită parțial
de bias -ul sistemului GPS -GLONASS, de altfel, eroarea orbitei sistemului spațial GLONASS
ar trebui luată în considerare deoarece reprezintă dublul erorii aferente sistemului GPS,
cauzând o eroare de 4mm la o bază de 2000 km.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

24
Este loc suficient de îmbunătățire a modelului funcțional și a modelului stochastic, o
estimare grosolană bazată pe numărul de observații arată o îmbunătățire sub -milimetrică a
sistemului combinat GPS+GLONASS. Într -un sc enariu din viitorul apropiat, în care numărul
sateliților GPS va egala numărul sateliților GLONASS, îmbunătățirea preciziei de poziționare
va fi de aproximativ 30%. (A.Nardo, 2011)
4.2. Studiu cu privire la Poziționarea Precisă a Punctelor utilizând
tehnica si ngle-GPS, respectiv GPS+Galileo
În revista de specialitate Coordinates, a fost publicat un articol în luna Decembrie
2013 privind poziționarea precisă a punctelor (PPP) cu ajutorul receptorului cu o singură
frecvență GPS/GALILEO. În acest articol, profesor ii Akram Afifi și Ahmed EL -Rabbany de
la Universitatea din Toronto iau în considerare diferențele de timp și de sistem de coordonate
de referință. În prima fază a proiectului s -a studiat efectul combinării observațiilor satelitare
GPS cu observațiile Galil eo pentru a îmbunătăți precizia de poziționare.
Pentru a profita pe deplin de noile semnale Galileo, este esențială determinarea
caracteristilor stochastice cu rigurozitate. În acest studiu, au fost utilizate sesiuni de observații
Galileo pentru a studia caracteristicile stochastice semnalului E1 Galileo. Ca și produs
secundar, sunt de asemenea determinate caracteristicile stochastice al e semnalului P1,
moștenire GPS, fiind utilizate în scopul de a verifica modelul stochastic dezvoltat de
semnalele Galileo . (Akram Afifi, 2013)
Semnalele combinate L1/E1 specifice GPS și Galileo au fost utilizate pentru a verifica
modelul stochastic.
Pentru a verifica rezultatele obținute, este pus în aplicare modelul stochastic recent
dezvoltat pentru a evalua efectul car acteristicilor stochastice în sistemul combinat
GPS/Galileo PPP, precizie și timp de convergență.
Rezultatul combinării observațiilor GPS și Galileo arată un indicator sub -decimetric
de acuratețe și un procent de îmbunătățire de 30% în timpul de convergenț ă.
Observațiile GNSS sunt afectate de erori aleatorii și sistematice, care trebuie luate în
considerare pentru a obține o poziționare precisă. Precizia de poziționare precisă a punctelor
depinde de capacitatea de a diminua o serie de erori. Aceste erori po t fi clasificate în trei
categorii : erori legate de satelit, erorile datorita propagarii semnalului satelitar, și erori
datorate receptorului/configurare antenă (El -Rabbany, 2006).
În plus față de erorile de mai sus, apar erori suplimentare datorate combin ării celor
două sisteme într -un model PPP (Precise Point Positioning) cum ar fi offset -ul timpului GPS
To Galileo (GGTO), datorat faptului că fiecare sistem utilizează o scară de timp diferită.
Sistemul GPS foloseste sistemul de timp GPS T care face referir e la timpul universal
coordonat (UTC), astfel cum a fost menținut de către Observatorul Naval al SUA (USNO).
Pe de altă parte, sistemul spațial Galileo are propriul sistem de timp denumit The Galileo
system.
Mai mult decât atât, măsurările GPS și Galileo s unt în rețele de referință diferite
aspect ce ar trebui luat in calcul în cadrul estimării soluției combinate PPP.
Zgomotul rece ptorului rezultă din limitările electronice ale receptorului. Determinarea
nivelului de zgomot al observațiilor GNSS poate fi realizată prin testarea receptoarelor. Două
teste sunt în mod normal utilizate pentru a determina nivelul de zgomot al receptorului, și
anume zero si teste efectuate bazelor scurte. Testul de referință la zero utilizează o antenă,

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

25
urmat de u n splitter de semnal care deservește două sau mai multe receptoare GPS. Mai
multe probleme ale receptorului pot fi examinate prin testul de referință la zero, inclusiv pe
baza deviatiilor intercanal si a alunecarilor de cicli.
Utilizarea unei antene comun e anulează erorile sistematice, cum ar fi cele de
multipath și de zgomot preamplificator. Testul de referință pe baze scurte , pe de altă parte,
folosește două receptoare aflate la câtiva metri în două zile consecutive. In acest caz,
reziduurile de diferenț ă duble într -o singură zi ar conține zgomotul sistemului și efectul de
multipath.
Cum efectul de multipath se repetă zilnic pentru un sistem GPS, diferențiind
reziduurile de diferență duble în două zile consecutive, va anula efectul multipath și va
rămâne zgomotul de sistem. Cu toate acestea, efectul de multipath nu este iterativ pentru
sistemul spațial Galileo, parametrii orbitei Galileo conduc la o perioadă de aproximativ 14 h,
4 min 45 sec , iar un ciclu de repetare al poziției urmărite la sol este de 10 zile, ceea ce este
echivalent cu 17 cilcli. (Hofmann -Wellenhof, 2008)
In această lucrare de cercetare, se utilizează un test pe baze scurte pentru a determina
caracteristicile stochastice a semnalelor Galileo E1. De obicei, acest test se realizează
utilizând același tip de receptor. Din păcate, au fost disponibile două receptoare difer ite în
cadrul testului care pot efectua observațiile Galileo. Acest lucru, însă, a fost luat în
considerare la prelucrarea datelor. Prin diferențierea ecuațiilor de pseudodistanțe și de fază
purtătoare corespunzătoare fiecărui receptor, se anulează termen ul de geometrie, eroarea
datorită nesincronizării ceasurilor satelitului si a receptorului, precum și întârzierile
troposferice. Parametrii rămași includ întârzierile datorate hardware -ului satelitului, respectiv
receptorului, eroarea datorată iono ferei, p arametrul de ambiguitate , precum și zgomotul de
sistem.
Zgomotul de măsurare de fază a fost neglijat din cauza dimensiunii sale reduse în
comparație cu cel al măsurătorilor de pseudodistanțe (Elsobeiey și El -Rabbany, 2010).
Întârzierea hardware specifică receptorului se presupune a fi stabilă în perioada de observație,
de cca aproape patru ore în în acest caz, în timp ce parametrul ambiguitate și biasul fazei
inițiale sunt constanți pentru o sesiune continuă de măsurători (Hofmann -Wellenhof et al.,
2008). Ca atare, acești parametri pot fi îndepărtați de la modelul de diferențiere în raport cu
prima valoare a seriei. (Akram Afifi, 2013)
Proprietățile modelului stochastic al observațiilor sunt reflectate în mărimea matricei
observațiilor care include precizii le absolute și relative în raport una cu cealaltă. În modelarea
PPP, cele mai multe dintre observațiile disponibile modelelor stochastice sunt modele
empirice, cum ar fi modelul sinus sau cosinus, cel exponențial și modelele polinomiale. Toate
aceste model e stochastice sunt funcție de unghiurile de elevație ale satelitului. Aceste modele
nu poate fi suficient de precise pentru modelele toate receptoarele și noile frecvențe GNSS.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

26

Fig.4. 2.1 – Pozitionarea precisa cu ajutorul GPS utilizand trei unghiuri de elevatie pentru statia Ontario
(Akram Afifi, 2013 )

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

27

Fig.4.2 .2 – Pozitionarea precisa cu ajutorul unei solutii combinate utilizand patru unghiuri
de elevatie pentru statia Ontario (Akram Af ifi, 2013)

Măsurătorile diferențiate prezentate sunt împărțite în nouă compartimente în funcție
de unghiul de elevatie al satelitului, de la 0° la 90° cu pas de incrementare de 10° (0ș la 10ș,
10ș la 20ș, etc.). Cel mai bun model având la bază metoda cel or mai mici pătrate (care oferă o
predictie a abaterilor standard) și unghiurile de elevație a sateliților, aceste elemente fiind
utilizate în scopul formării modelului stochastic.
Discuții și rezultate
În acest studiu este prezentată o soluție combinată de pozitionare precisa a punctelor
(PPP) ce utilizează frecventa L1 (GPS) și E1 (Galileo).
Software -ul GPSPace PPP de la Resursele Naturale Canada (NRCan) a fost modificat
pentru a gestiona datele de la ambele sisteme GPS și Galileo, care permite o soluție
combinată GPS+Galileo PPP. Modelul corecție ionosferice NOAA a fost utilizat pentru a
corecta întârzierea cauzată de trecerea în ionosferă (Smith, 2004). În plus, modelul NOAA

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

28
este utilizat împreună cu funcția de cartografiere Viena pentru a corecta întârzierea
troposferică (Ibrahim și El -Rabbany, 2008). Serviciul Internațional GNSS (IGS) pentru
corectii ale orbitei și de ceas oferă sateliților GPS (Kouba, J. 2009). Pe de altă parte, rețeaua
de cooperar e pentru Observatii Giove (Congo), prin rețeaua sa oferă informatii cu privire la
corectiile orbitale si a ceasurilor sateliților Galileo (MONTENBRUCK la al., 2009).
Analiza PPP se face in două etape : In prima etapă se prezintă efectul combinării
măsurător ilor GPS cu Galileo în cadrul solutiei pozitionarii precise a punctelor (PPP) în
medii urbane cu un unghi de elevatie diferit. În cea de -a doua etapă se prezintă diferențele
intre cele două modele stochastice, cel inițial și cel dezvoltat.

Fig.4. 2.3 – Sumarul analizei timpului de convergenta utilizand diferite modele stochastice (Akram
Afifi, 2013)
Pentru a simula un mediu urban, dens construit, au fost luate în considerare diferite
scenarii, astfel s -au utilizat in analiza diferite unghiuri de elevatie : de 5°, 15°, 30° și 45°. În
cadrul analizei au fost utilizate măsurări combinate GPS+Galileo la nivelul a trei stații GNSS
localizate în Ontario, New Brunswick și Washington D.C.
Din cauza limitării spațiale, rezultatele din cadrul stației dispusă in Ontario sunt
prezentate pentru ambele cazuri : observații GPS și pentru observațiile combinate GPS
+Galileo în poziționarea precisă a punctelor la diferite unghiuri de elevație.
Figura 4.2.1 prezintă rezultatele in pozitionarea PPP cu ajutorul sistemului GP S la
unghiuri de elevație de 5°, 15° și 30°. Pozitionarea PPP cu ajutorul sistemului GPS nu este
posibilă la un unghi de elevație de 45° deoarece nu sunt suficienți sateliti vizibili.
Figura 4.2.2 prezinta rezultatele solutiei combinate PPP GPS+Galieo la d iferite
unghiuri de elevatie: de 5°, 15°, 30° și 45°. Sistemul Galileo poate avea disponibili mai multi

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

29
sateliti decat sistemul GPS la un unghi de elevatie de 45° pentru ambele statii: Ontario si
Washington D.C. Cu ajutorul satelitilor aditionali Galileo s e poate efectua o pozitionare
precisă a punctelor (PPP) la un unghi de elevație de 45° în cadrul celor două stații ( Ontario si
Washington D.C). Figura 4.2.3 subliniază faptul că se poate obține o precizie decimetrică
utilizând sistemul combinat PPP GPS+Gal ileo într -o aplicație statică, ceea ce este comparabil
cu soluția cu dubla frecventa GPS.
În cadrul acestui studiu de caz a fost demonstrat ca timpul de convergenta in solutia
de pozitionare precisă a punctelor a fost imbunatatit cu ajutorul tehnologiei cu o singura
frecventa GPS+Galilo de la un procent de 20% la 30%, in comparatie cu tehnologia single –
GPS.
Figurile de jos din cadrul figurii 4. 2.3 afișează rezultatele combinării celor doua
sisteme utilizand vechiul model stochastic, respectiv noul model stochastic. Rezultatele
demonstrează faptul ca noul model imbunatateste atat precizia de pozitionare, cat si timpul de
convergenta.
In concluzie sc opul acestui studiu a fost combinarea semnalelor E1 Galileo cu L1
GPS.
S-a demonstrat faptul ca sistemul Galileo ofera mai multi sateliti vizibili la un unghi
de elevatie de 45° în comparație cu sistemul GPS, aspect ce face posibilă o poziționare
precisă a punctelor la unghiuri de elevatie ridicate. Rezultatele au demonstrat o precizie sub –
decimetrică in cadrul poziționării și totodată o îmbunătățire a timpului de convergență de
pana la 30%, aspect posibil cu ajutorul tehnologiei cu o singura frecvență GPS +Galileo.
(Akram Afifi, 2013)
4.3. Studiu : Performanta Multi -GNSS RTK obținută în Noua Zeelandă
4.3.1. Introducere
Performanța atinsă în cadrul tehnologiei Multi -GNSS în mod RTK poate fi atinsă oriunde pe
Glob la orice oră. Constelațiile satelitare include Galileo și sistemul satelitar BeiDOU,
sistemul regional japonez QZSS și sistemul satelitar modernizat american GPS. Performanța
obținută cu ajutorul tehnologiei multi -GNSS în Noua Zeelandă nu a fost prezentată în detaliu.
În prezentul studiu de caz se analizează per formanța tehnologiei RTK cu o singură bază de
inițializare obținută în South Insland din Noua Zeeleandă, o regiune cu o bună vizibilitate
spre constelațiile GNSS.
Sistemele GNSS globale și regionale se așteaptă a atinge maximum de constelații
până în anii 2020. Primele rezultate obținute utilizând sistemul satelitar BeiDOU (BDS) în
cadrul poziționării precise pot fi regăsite în Montenbruck 2013. Rezultatele poziționării
cinematice în timp real RTK combinând informațiile obținute de la aceste sisteme satelit are
au fost prezentate până în prezent in diverse lucrări de specialitate pe baze scurte sau de
lungime medie. Bazele scurte se definesc in ipoteza in care lungimile bazelor sunt suficient
de mici, încât întârzierile datorită troposferei și ionosferei pot fi neglijate, dar în cadrul
lungimilor de bază lungi aceste întârzieri trebuiesc estimate.
Toate studiile se bazează pe date satelitare obținute de la sistemele GNSS în China
sau Australia. În cadrul acestui studiu se prezintă performanța obținută utilizân d tehnologia
Multi -GNSS RTK in Dunedin, Noua Zeelandă.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

30
Înregistrările satelitare obținute la sol de la sistemele BeiDOU, Galileo și QZSS (29
Apr 2013) de către un receptor la un unghi de elevație de 10° sunt afișate în Figura 3.3.1.
Similar celor obținute la sol de un receptor amplasat în Duedin. Stația din Perth înregistrează
5 GEO, 5 IGSO și 4 MEO sateliți BeiDOU, și un satelit amplasat într -o orbită Eliptică
Puternic Inclinata (HEO) QZSS. (Robert Odolinski , IGNSS 2015)
Statia din Dunedin, înregistrează m ai putini sateliti, prin urmare , performanta
poziționarii Multi -GNSS RTK pe o singura baza se asteapta a fi redusa in Dunedin in
comparatie cu o posibila combinare a acestor sisteme satelitare cu sistemul GPS.

Fig.4.3.1 Sateliții inregistrati in Perth (Robert Odolinski, IGNSS 2015)

Fig. 4.3.2. Sateliții inregistrati in Dunedin (Robert Odolinski, IGNSS 2015)
La data efectuării studiului de caz, au fost lansați 4 sateliți Galileo în faza de operabilitate
completa (FOC) cu semnalele corespunzatoare a fi disponibile de -a lungului anului 2015,
precum si al saselea satelit BeiDou cu frecventa B1 centrata pe frecven ta L1/L1 GPS/ si pe
frecventa E1/Galileo. La data efectuarii studiului de caz, acestia nu au fost disponibili.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

31
Satelitii indieni IRNSS nu sunt vizibili in Noua Zeelanda, iar cei rusesti Glonass au un
singur satelit bazat pe accesul Code Division Multiple Acces ce inregistreaza un semnal ce nu
se suprapune peste alte frecvente utilizate in prezentul studiu de caz.
În cadrul acestui studiu de caz se prezinta potizionarea Multi -GNSS RTK pe baze
scurte. Frecventele analizate sunt L1/GPS, E1/Galileo, L1/QZSS s i B1/BeiDou in vederea
maximizarii numarului de sateliti vizibili cu frecventele ce se suprapun. Frecventa E1 si L1
GPS/QZSS se suprapun. Satelitii viitori BeiDou vor contine frecventa B1 ce se va suprapune
peste celelalte frecvente, in vederea crearii unu i model functional riguros combinand aceste 4
sisteme satelitare. (Robert Odolinski, IGNSS 2015)
4.3.2. Modelele funcționale utilizate in cadrul tehnologiei Multi -GNSS RTK pentru
baze scurte
Modelul RTK obținut pe baza observatiilor provenite de la cele patru sisteme GNSS, este
prezentat in Odolinski (2015 a) si se bazeaza pe observatiile diferentiate intre receptoare.
Modelul are la baza sistemul S. Modelul observatiilor singulare diferentiate (SD) elimina
parametrii dependenti de satelit, prin urmare elimina eroarea de ceas satelitar, codul hardware
satelitar, si intarzierile de faza, totodata se elimina si erorile orbitale, precum si erorile
datorita propagarii semnalului satelitar prin atmosfera (datorita bazelor scurte).
In cadrul acestui model se estimeaza bias-urile inter -sistem. Se considera r=1,2
receptoare ce inregistreaza semnalele provenite de la satelitii GPS, si satelitii
sistemelor GNSS notati cu * , unde * reprezinta fie satelitii Galileo (E), fie
cei QZSS (Q), respecti v BeiDou (B). Sistemul liniar al ecuațiilor observațiilor luând în
considerare frecvențele suprapuse j = 1, … , f este
(4.3.2.1)
Unde (.) 12 = (.)2-(.)1 reprezintă notația diferentei intre receptoare, și
reprezintă observațiile de cod, respectiv de fază, ( ) ‖( )‖ este
vectorul unitate al axei de vizare de la receptorul r la satelitii GNSS s obținut prin liniarizarea
sistemului de ecuații funcție de coordonatele receptorulu i.
Estimarea necunoscutelor se face astfe l
– coordonatele relative ale receptoarelor
̃ – diferenta de ceas al receptoarelor cu intarzierea codului
diferential GPS
̃ – bias-ul relativ de cod GPS (DCB) pentru j >1

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

32
̃ – intarzierea de faza datorata harware -ului receptorului
GPS (HW)
̃ – codul diferential ISB
̃ – faza diferentiata ISB afe ctata de ambiguitatea inter –
sistem dublu diferentiata
̃ – ambiguitatea de tip intreg dublu diferentiata GPS
̃ – ambiguitatea de tip intreg dublu diferentiata Galileo, Beidou sau
QZSS.
Ambiguitatile sunt de tip integer în urma diferențierii duble, neglijandu -se astfel
întârzierile de fază datorate hardware -ului (HW) receptorului si satelit ului. Numărul
observațiilor, rece ptoarelor utilizate și sateliții utilizați în studiul de caz este p rezentat in
tabelul de mai jos :

Tabel 4.3.1 O singura epoca de masuratori, redundanta pe o singura baza RTK. (Robert
Odolinski, IGNSS 2015)

4.3.3. Receptor multi -GNSS utilizat in cadrul studiului de caz în Noua Zeelandă
În cadrul acestui subcapitol se analizează performanța sistemului de patru ecuații RTK
prezentat in cadrul relațiilor (3.3.2.1) și (3.3.2.2) utilizat în cadrul observațiilor satelitare de -a
lungul a două zile în Perth (2013) și Dunedin (2015). Se vor face comparații cu privire la
utilizarea tehnicii single -GNSS, respectiv multi -GNSS.
Colectarea datelor. Baza de inițializare utilizată în cadrul calibrării byas -ului inter –
sistem este afișa ta in cadrul figurii de mai jos. In cadrul Ecuației (3.3.2.1) se vor c onsidera
receptoarele fixe. Baza de inițializare constă în două receptoare conectate la aceeași antenă
pentru a elimina orice efect de multipath (reflexie a semnalului satelitar). Dacă erorile inter –
sistem (ISB) estimate funcție de baza de inițializare sun t constante în timp, pot fi utilizate ca
și corecții a -priori pe baze independente ce colectează date la o lună distanță în Perth (CUT1 –
CUTT) sau chiar și la doi ani după în Dunedin spre a maximiza redundanța modelelor RTK.
Bazele utilizate au o lungime de maxim 1 kilometru, neglijându -se efectele datorate
atmosferei. Modelele stochastice utilizate în cadrul studiului de caz au la bază funcții
exponențiale de ponderare în altitudine Euler și Goad (1991), precum și coduri cu originea la

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

33
Zenith și abateri sta ndard de fază în cadrul observațiilor nediferențiate. Abaterile standard
sunt prezentate între paranteze.

Fig.4.3.3. 1. Receptor al bazei de inițializare utilizat în Perth (2013 -2014) pentru calibrarea erorii inter –
sistem (Robert Odolinski, IGNSS 2015)

Fig. 4.3.3.2 Receptor utilizat la Dunedin în cadrul analizei performanței multi -GNSS (Robert
Odolinski, IGNSS 2015)

Tabel 4.3.2 Abateri standard determinate a -priori de fază/cod determinate în cadrul analizei
performanței multi -GNSS în Dunedin (abate rile standard determinare în Perth sunt prezentate între paranteze).
(Robert Odolinski, IGNSS 2015)

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

34
4.3.4. Rezultate

Numărul total de sateliți înregistrați de receptoarele din Perth de -a lungului unei zile
din anul 2013, respectiv vizibili în Dunedin în anul 2015 sunt prezentați în cadrul fig. 4.3.4.1 .
la un unghi de elevație de 10°. Deși a fost recepționat un satelit în minus de tip Gal ileo IOV
în Dunedin, putem observa un număr considerabil mai mare de sateliți înregistrați de
recepatoarele din Dunedin. Totuși datorită vizibilității ridicate în Asia Pacifica, numărul
sateliților înregistrați este mai mare de -a lungul unei zile comparati v cu Dunedin.

Fig. 4.3.4.1 Vizibilitatea sateliților în Perth și Dunedi de -a lungul unei zile (Robert Odolinski, IGNSS 2015)
Metoda LAMBDA este utilizată pentru a determina amiguitățile (Teunissen 1995), iar
procedura de detecție, identificare și adapta re (DIA) este utilizată în scopul de a elimina
aberațiile (Teunissen 1990).
Media zilnică a erorilor inter -sistem estimate în Perth cu ajutorul bazei de inițializare
s-au dovedit a fi utile de -a lungul a două zile separate de un an (2013 și 2014). Corecti ile
inter-sistem aplicate perechilor de receptoare în Perth (2013) pot fi aplicate perechilor de
receptoare în Dunedin (2015). Studii recente au demonstrat ca erorile medii de cod
diferentiate inter -receptoare pot varia de -a lungul unui an.
S-a determinat rata succesului (Succes Rate) pe baza matricei de varianță -covarianță
corespunzătoare ambiguităților de tip float, metodă la limita inferioară metodei celor mai
mici pătrate. Din moment ce este o măsură formală, poate fi utilizată înaintea măsurătorilor
GNSS spre a fi un indicator de predicție în cadrul determinării dacă precizia de determinare a
ambiguităților se așteaptă a fi ridicată.
Rata succesului măsurată de -a lungului unei epoci de măsurători pentru unghiuri de
elevație în intervalul 10° -35° este afișată în figura de mai jos, rată determinată pe baza

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

35
observațiilor satelitare de -a lungulul a două zile din anul 2013 în Perth respecti v pe baza
observațiilor satelitare în Dunedin (2015). Metoda de poziționare cinematica RTK utilizând
doar frecvența L1 GPS este afișată cu albastru, respectiv L1+E1 GPS+GALILEO cu verde,
E1+L1+L1 Galileo+GPS+QZSS cu roșu, iar B1+L1 Beidou+GPS cu cyan, iar potizionarea
multi -GNSS p e baza celor patru sisteme GNSS – B1+E1+L1+L1 Beidou + Galileo + GPS +
QZSS este afisata cu negru. Liniile punctate reprezintă modelele de tip float utilizate în
cadrul determinării erorilor inter -sistem (ISB). Modelele reprezenta te cu linii punctate roșii,
respectiv negre reprezintă modele de ecuații duble, respectiv triple. Satelitul QZSS nu poate
contribui la formarea modelului așa cum se cerea in estimarea erorilor inter -sistem.
Din moment ce în Dunedin se înregistrează mai pu tini sateliti GPS si un satelit
Galileo de tip IOV in minus in comparatie cu numărul sateliților inregistrati în Perth, în
cadrul figurii de mai jos se afișează rata succesului folosind un model RTK de tipul
E1+L1+L1 Galileo+QZSS+GPS afișat sub forma unei linii de culoare verde, în Perth.
(Robert Odolinski, IGNSS 2015)

Fig. 4.3.4 .2. Rata medie a succesului (SR) estimată în Perth și Dunedin măsurată de -a lungului unei epoci de
măsurători functie de unghiuri de elevație aflate în intervalul 10° -35°.(Robert Odolinski, IGNSS 2015)
Rata su ccesului utilizării frecvenței L 1 caracteristică GPS în Dunedin este ridicată
pentru toate unghiurile de elevație, ceea ce conduce la o precizie mai bună a poziționării cu
ajutorul codurilor pentru două receptoare amplasate î n Dunedin. Modelul de tip float E1+L1
Galileo+GPS în Perth se aseamana cu modelul E1+L1+L1 Galileo+GPS+QZSS din Dunedin
pentru toate unghiurile de elevație.
Rata succesului crește atunci când erorile inter -sistem sunt fixate pentru ambele
modele, în partic ular în cazul observațiilor efectuate in Dunedin.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

36
Observațiile adiționale Galileo și QZSS contribuie la îmbunătățirea preciziei de
poziționare atunci când numărul sateliților v izibili este redus, prin urmare calibrarea inter –
sistem este foarte importantă î n cadrul poziționării în medii cu vizibilitatea satelitară redusă.
Rata succesului creste substantial odată cu adăugarea observațiilor BeiDou
observațiilor GPS, in acest caz rata succesului atinge un prag de aproape 100% în Perth
pentru unghiuri de elevatie de până la 25° si pentru modele corespunzatoare celor 4 sisteme.
Unghiurile de elevație corespunzătoare în Dunedin se află în intervalul 10° , 20° în condițiile
în care ero rile inter -sistem sunt determinate (linii de culoare neagra ingroșată). Dife rențele
constau în numărul redus de sateliți înregistrați în Dunedin. Comparand rata succesului (SR)
corespunzătoare utilizării celor patru sisteme spațiale ce are o valoare apropiata de 100% cu
un sistem single de tip GPS, pentru unghiuri de elevație de a proximativ 20°, indicatorii SR au
o valoare apropiata de 50% în ambele locații. (Robert Odolinski, IGNSS 2015)
O analiză empirică a performanței tehnologiei multi -GNSS pe baze singulare RTK.
S-au utilizat date reale pentru a demonstra performanța actuală a modelelor RTK specifice
celor 4 sisteme. Sunt calculate ratele succesului (SR) de tip întreg caracteristice metodei
empirice a celor mai mici pătrate prin compararea ambiguităților întregi determinate într -o
singură epocă cu un set de referință. Ambiguită țile de referință au fost determinate utilizând
un model RTK caracteristic celor patru sisteme cu receptoare fixe, filtrul Kalman si un model
dinamic, în care ambiguitățile sunt tratate ca fiind constante în timp pe perioada observațiilor
alocate de-a lung ul a două zile. Numărul epocilor determinate împărțit la numărul total de
epoci de poziționare oferă indicatorii de tip SR ai metodei ILS (Metoda Empirică a celor mai
mici pătrate). Indicatorii SR determinați în cadrul unei singure epoci de măsurători sun t
relevați în cadrul Tabelului pentru diferite combinații de sisteme așa cum se pot vedea în
Figura pentru ambele locații de interes, unde valorile indicatorilor SR de 100% sunt afișate
îngroșat.
Modelul stabilit al erorilor inter -sistem (ISB) este notat cu a, iar modelul in care
erorile inter -sistem (ISB) este afisat cu b. Modelul in care erorile inter -sistem sunt ignorate
este echivalent cu cel stabilit in Ecuația (2) exceptând corecțiile de cod/fază specifice erorilor
inter-sistem sunt incorect egale cu zero pentru receptoarele mixe GNSS. Ignorarea erorilor
inter-sistem conduce la o scădere a ratei succesului (SR) afișate in cadrul tabelului la litera b.
Modelul corectiilor inter -sistem de tip float este afisat la litera c si oferă o imagine a
indicatorilor de tip SR, fiind mai redus decat cel stabilit.
Tabelul care se bazează pe date reale verifică predicțiile din Figura 5, din moment ce
aproape toti ind icatorii de tip SR ai metodei empirice celor mai mici pătrate sunt mai mari
decât cei corespunzători metodei proprii (bootstrapped). Pentru unghiuri de elevație de 10°
această predicție nu se aplică, deoarece in ambele locații (Perth și Dunedin) efectul de
multipath la acest unghi de elevație s -a resimtit pentru un număr în creștere de sateliți GPS si
satelitul Beidou GEO C03. În cele din urmă, tabelul ilustrează faptul că prin combinarea
sistemelor satelitare la unghiuri de elevație mai mari de 10° este fe zabilă dacă unul din
sisteme poate determina ambiguitatea in mod continuu la aceste ung hiuri.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

37
Tabel : 4.3.3 Indicatorii empirici SR in cazul pozitionarii RTK cu o singura frecven ță
cu unghiuri de elevatie considerate in intervalul 10° -35°.(Robert Odolinsk i, IGNSS 2015)

Poziționarea în cazul în care erorile inter -sistem (ISB) sunt ignorate, respectiv dacă sunt
determinate.
Erorile inter -sisteme au un efect major în cadrul determinării performanței poziționării
RTK utilizând receptoare multi -GNSS. În cadrul Tabelului s -au afișat în mod empiric
efectele pe care le au aceste erori în cadrul determinării indicatorilor SR.
În cadrul Figurii 6 sunt afișate rezultatele poziționării RTK utilizând L1, caracteristica
GPS, E1+L1 Galileo+GPS în cazul in care erorile inter -sistem sunt ignorate, respectiv daca
sunt determinate, la un unghi de elevație de 10° în Perth de -a lungul a două zile (2013).
Corecțiile a -priorice inter -sistem au fost determinate funcție de baza de inițializare setată cu o
lună înainte fii nd extrase și considerate a fi valori constante pe baza ecuațiilor observațiilor
de cod/de fază. Pozițiile corectate sunt afișate cu verde, cele eronate cu roșu, iar cele de tip
float cu culoarea verde pe orizontala si verticala. Cu o culoare de verde in schis este afisat
numarul de sateliti Galileo pentru a demonstra redundanta diferentei fata de modelul single –
GPS.
In cadrul Figurii 6 se ilustrează faptul că soluțiile corecte fixate sunt de un ordin de
doua ori mai precis la nivelul mm -cm comparativ cu s olutiile nefixate sau cele de tip float
care se afla la un ordin dm -m. Totodată toate epocile de măsurare sunt incorect determinate
atunci când erorile inter -sistem sunt neglijate în cadrul modelului E1+L1 GALILEO+GPS
(când sunt sateliți Galileo disponibil i). Rata succeseului (SR) este de 37,4%. Combinand
observatiile Galileo cu GPS se observa o imbunatatire a indicatorilor SR comparand cu un
sistem singular GPS, după corectarea erorilor inter -sistem (92,7% vs 84,5%), datorită
creșterii numărului de sateliț i disponibili.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

38

Fig.4.3.4. 3. Indicatorii SR in cazul considerarii erorilor inter -sistem, respectiv ignorării acestor erori
pentru diferite configuratii satelitare : (L1 GPS coloana din stanga cu o rata a succesului de 84,5%; E1+L1
Galileo+GPS (in mijloc) in cazul in care erorile inter -sistem sunt ignorate cu un indicator SR de 37,4%; E1+L1
GALILEO+GPS (coloana din dreapta) in cazul in care erorile inter -sistem sunt d eterminate cu un indicator SR
de 92,7%. Rezultatele sunt afisate pentru o singura epoca de masuratori in cazul Perth (2013) (Robert Odolinski,
IGNSS 2015)

Fig. 4.3.4. 4. Indicatorii SR in cazul considerarii erorilor inter -sistem, respectiv ignorării acestor erori
pentru diferite configuratii satelitare : (L1 GPS coloana din stanga cu o rata a succesului de 90,1%; E1+L1
Galileo+L1+GPS+QZSS (in mijloc) in cazul in care erorile inter -sistem sunt ignorate cu un indicator SR de

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

39
62,1%; E1+L1 GALILEO+L1+GPS + QZSS (coloana din dreapta) in cazul in care erorile inter -sistem sunt
determinate cu un indicator SR de 96,6%. Rezultatele sunt afisate pentru o singura epoca de masuratori in cazul
Dunedin (2015) (Robert Odolinski, IGNSS 2015)

Poziționarea la unghiuri de elevație ridicate.
Poziționarea la unghiuri de elevație mai mari de 25° (până la 30°) în Perth a fost posibilă
putându -se efectua observații continue RTK de -a lungul a două zile. Acest lucru a fost posibil
datorită combinării sistemelor BeiDou si GPS sau combinării celor 4 sisteme. Unghiul de
elevație corespunzător in Dunedin a fost de 20°.
Este de interes a vedea ce se intamplă cu performanța tehnicii RTK atunci când
unghiurile de elevație sunt mai mari. În Figura 4.3.4.5 se afiseaza rezultatele poozițio narii
instantanee RTK pentru un unghi de elevatie de 25° in Dunedin de -a lungul a doua zile
(2015). În stanga se prezinta modelul single GPS L1, la mijloc se prezinta modelul combinat
GPS+BEIDOU (B1+L1), iar in dreapta se prezintă modelul incluzand cele pa tru sisteme cu
erorile inter -sistem fixate. La mijloc se prezinta factorii PDOP pentru GPS si BDS+GPS
pentru a arata relația dintre deviațiile ridicate in cadrul pozitionarii in cazul in care geometria
receptor -satelit este defectuoasa. Sistemul cuprinzand patru constelatii diferite satelitare nu
are de suferit in cazul in care factorii PDOP sunt mari.

Fig. 4.3.4. 5. Indicatorii SR in cazul considerarii erorilor inter -sistem, respectiv ignorării acestor erori
pentru diferite configuratii satelitare : (L1 GPS coloana din stanga cu o rata a succesului de 40,5%; B1+L1
BDS+GPS (in mijloc) cu un indicator SR de 88,9%; B1+E1 +L1+1L1 BDS+GALILEO+GPS+QZSS (in
dreapta) cu un indicator SR de 97,2% (coloana din dreapta. Rezultatele sunt afisate masuratori in caz ul Dunedin
(2015). Valorile PDOP sunt date pentru GPS și pentru GPS+BDS. (Robert Odolinski, IGNSS 2015)

În cadrul Figurii 4.3.4.5 se evidențiază dezavantajele utilizării unui singur sistem
GNSS în cadrul poziționării RTK la unghiuri de elevație mai mari d ecât cele uzuale. Numărul

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

40
sateliților nu este suficient pentru a oferi o soluție de poziționare de -a lungul unei sesiuni de
două zile (cazul L1 GPS cu o disponibilitate de 97,3% in poziționare). Indicatorii SR in cazul
utilizării sistemului single -GPS est e de numai 40,5%, iar unele soluții de poziționare suferă
datorită geometriei satelitare defectuoase date de valori ridicate ale factorului PDOP. Prin
adăugarea observațiilor BeiDou, se mărește disponibilitate la 100% în cadrul poziționării, iar
indicatori i SR pentru un sistem combinat BDS+GPS ating o valoare de 88,9%, iar utilizând
un sistem combinat de patru sisteme satelitare, indicatorii SR ating o valoare de 97,2%.
(Robert Odolinski, IGNSS 2015)
5. CONCLUZII

În cadrul acestui raport de cercetare științifică s -au analizat rezultatele prezentate de
diverse organizații de cercetare în care sunt implicați profesori, oameni de știință, ingineri cu
privire la utilizarea tehnologiei multi -GNSS in diferite situații. Totodată s-au analizat
informațiile referitoare la programul MGEX (Multi -GNSS Experiment) din cadrul IGS în
care se analizează toate semnalele prov enite de la toți sateliții GNSS . Centrul de analiză oferă
o caracterizare cu privire la sateliți, la noile sem nale recepționate și totodată cu privire la
capacitatea de dezvoltare a unor noi softuri capabile a procesa date provenite de la sisteme
multi -GNSS.
Totodată s -au analizat rezultatele obținute în studii de caz cu privire la indicatorii
stochastici, gradul în care se elimină fenomenul de reflexie a semnalului satelitar,
funcționalitatea metodei in medii în care vizibilitatea este redusă (medii dens construite,
acoperite cu vegetație, zone muntuoase), gradul în care un sistem single -GNSS poate fi
utilizat în aceste medii și precizia de poziționare specifică.
S-au analizat metodele de poziționare utilizate în diverse studii de caz, gradul în care
observațiile adiționale ajută la îmbunătățirea preciziei de poziționare, ordinul de mărime al
preciziei obținute î n ambele cazuri (single -GNSS, multi -GNSS), și nu în ultimul rând
necesitatea implementării unui sistem de poziționare cu sateliți european Galileo în vederea
obținerii unei soluții viabile.
Până în prezent, rezultatele obținute de diferiți cercetători în d omeniu au evidențiat un
grad de imbunătățire redus al observațiilor Glonass adus sistemului american NAVSTAR –
GPS. Sistemul european Galileo se așteaptă a îmbunătăți considerabil precizia de poziționare,
de aceea se studiază gradul în care observațiile adiț ionale sporesc viabilitatea acestui sistem,
prin utilizarea unei soluții combinate de poziționare.
Voi prezenta algoritmul utilizat de profesorul Teunissen prin care fiecare sesiune
zilnică de măsurări a fost procesată în paralel utilizând strategia ilustrată în figura 4.1.2.b.
Strategia implică patru pași : (1) Prelucrarea datelor (descărcarea datelor, reformatarea
fișierelor), (2) Editarea datelor (sincroni zarea ceasurilor receptoarelor, detectarea alunecărilor
de cicli, estimarea unei prime aproximații a soluției), (3) Determinarea ambiguităților, (4)
Ajustarea finală.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

41
Efemeridele precise GPS (IGS) și GLONASS (IGL) au fuzionat într -un singur fișier,
iar sic ronizarea ceasului receptorului a fost efectuată prin utilizarea codurilor GPS. Pentru
fiecare sesiune zilnică de observații satelitare, bazele au fost definite astfel încât să se
maximizeze observațiile GPS.
O soluție de diferențe duble, având la bază mod elul ionosphere free, a fost obținută
prin procesarea unui grup de cinci stații individuale și combinând ecuațiile normale ale
grupului pentru a determina o soluție aproximativă a rețelei. Ambiguitățile sunt fixate prin
valori întregi pe baza modelului Qua si Ionosphere Free. Fiecare bază este procesată separat,
păstrând fixe întârzierile datorate troposferei calculate la zenit (ZTDs) și coordonatele unei
singure stații estimate în soluția float.
Nu s -a reușit nicio încercare de a estima ambiguitățile GLONAS S, deoarece strategia
de determinare a ambiguităților utilizată poate fi aplicată doar pentru baze ce nu depășesc 20
km.
Numărul ridicat de observații satelitare datorită includerii observațiilor GLONASS ar
trebui să aibă un aport în estimarea coordonatelo r stațiilor, precum și în determinarea ZTD,
dar această îmbunătățire este redusă de o creștere a numărului parametrilor ce trebuie
estimați, în principiu de ambiguitățile GLONASS.
Luând în calcul o procesare pe termen lung, se iau în calcul estimările coor donatelor
prin două variante (GPS și GPS+GLONASS), în scopul de a evalua posibila îmbunătățire a
preciziei (abaterile standard ale coordonatelor). Rezultatele se raportează stațiilor localizate în
Antarctica, Australia și celor 2 stații amplasate pe limita rețelei APREF, pentru a scoate -n
relief posibilul efect pe care l -ar putea avea sistemul GNSS GLONASS datorită înclinării
orbitei la latitudini ridicate.
În concluzie această perioadă de 2 ani și jumătate de analiză zilnică a fost efectuată cu
scopul de a evalua impactul pe termen lung al sistemului GLONASS în studii geodinamice și
de întreținere a rețelei de referință. Din anul 2009 până în aprilie 2011 se observă o
îmbunătățire a preciziei de poziționare a stațiilor permanente utilizând aportul observaț iilor
Glonass. Datorită faptului că sistemul de poziționare rusesc Glonass n -a fost pe deplin
funcțional în acel interval de timp, ajungandu -se la constelația de 24 sateliți pe 3 planuri
orbitale în decembrie 2011, s -a ajuns la concluzia că îmbunătățirea p reciziei de poziționare
este de 30%.
Deși constelația sistemului Glonass nu era pe deplin operațională observându -se un
număr mai mic de sateliți (în medie 2 -3), observațiile Glonass au contribuit la îmbunătățirea
preciziei de poziționare pe baza îmbunătăț irii geometriei satelitare. Aceste îmbunătățiri sunt
importante în aplicații cinematice, în locuri obstrucționate de vegetație în care vizibilitatea e
redusă, în zone dens construite, canioane, zone muntuoase.
În revista de specialitate Coordinates, a fost publicat un articol în luna Decembrie
2013 privind poziționarea precisă a punctelor (PPP) cu ajutorul receptorului cu o singură
frecvență GPS/GALILEO. În acest articol, profesorii Akram Afifi și Ahmed EL -Rabbany de
la Universitatea din Toronto iau în cons iderare diferențele de timp și de sistem de coordonate
de referință. În prima fază a proiectului s -a studiat efectul combinării observațiilor satelitare
GPS cu observațiile Galileo pentru a îmbunătăți precizia de poziționare.
Pentru a profita pe deplin de noile semnale Galileo, este esențială determinarea
caracteristilor stochastice cu rigurozitate. În acest studiu, au fost utilizate sesiuni de observații
Galileo pentru a studia caracteristicile stochastice semnalului E1 caracteristic sistemului
Galileo. C a și produs secundar, caracteristicile stochastice ale semnalului P1, moștenire GPS,

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

42
sunt de asemenea determinate, fiind utilizate în scopul de a verifica modelul stochastic
dezvoltat de semnalele Galileo.
Analiza PPP se face in două etape : In prima etapă se prezintă efectul combinării
măsurătorilor GPS cu Galileo în cadrul solutiei pozitionarii precise a punctelor (PPP) în
medii urbane cu un unghi de elevatie diferit. În cea de -a doua etapă se prezintă diferențele
intre cele două modele stochastice, cel in ițial și cel dezvoltat.
În cadrul acestui studiu de caz a fost demonstrat ca timpul de convergenta in solutia
de pozitionare precisă a punctelor a fost imbunatatit cu ajutorul tehnologiei cu o singura
frecventa GPS+Galileo de la un procent de 20% la 30%, i n comparatie cu tehnologia single –
GPS.
Analizând aceste două studii de caz, se poate ajunge la concluzia ca o tehnologie ce ar
combina toate cele trei sisteme ar fi viabil ă inclusiv in medii dificile, iar precizia de
poziționare este ridicată în comparație cu tehnologia single -GNSS.
În studiul efectuat de Robert Odolinski si Paul Denys se prezintă Performanta Multi –
GNSS RTK obținută în Noua Zeelandă în care s -a analizat atât performanța tehnologiei
single -GNSS RTK, cât și cea multi -GNSS RTK combinând observațiile GPS cu cele
BEIDOU, Galileo si QZSS în Dunedin , Noua Zeelandă, observații efectuate de -a lungul a
două zile pe parcursul anului 2015, precum și in Perth, Australia ( 2013). În ambele locații,
lungimile bazelor au fost considerate sub 1 km, spre a se neglija efectele atmosferice.
Concluziile obținute pe baza acestui studiu au la bază ideea centrală conform căreia dacă se
suprapun frecvențele E1 specifică Galileo cu L1 G PS, L1 QZSS și B1 BDS și se utilizează
receptoare capabile a înregistra aceste semnale combinate, se îmbunătățeste considerabil
precizia de poziționare. Metoda empirică a celor mai mici pătrate utilizată în cadrul acestui
studiu de caz, conform căreia se e stimează indicatorii SR (Succes Rate) este de real succes
atunci cand se iau in considerare erorile inter -sistem, altfel performanta multi -GNSS RTK de
poziționare este scăzuta neluându -se în considerare influența erorilor inter -sistem. Totodată
dacă se iau in calcul aceste corecții a -priori, indicatorii SR au fost mult mai buni decât in
cazul in care erorile inter -sistem (ISB) au fost ignorate/au fost preluate in mod float.
Totodată s-a concluzionat în urma acestui studiu de caz că soluțiile RTK single – GPS
au fost afectate de factorul PDOP la unghiul de elevație de 25° spre deosebire de cazul în care
se folosește un sistem combinat de 4 sisteme satelitare, performanța metodei este puternic
îmbunătățită. Performanța tehnologiei RTK in care se iau in conside rare erorile -intersistem
utilizand un model de patru sisteme satelitare în Perth la unghiuri de elevație de 35° este
comparabila cu cea corespondentă în Dunedin la unghiuri de elevație de 25°, iar diferența de
performanță pentru unghiuri de elevație mai ri dicate reiese din faptul că au fost recepționați
mai puțini sateliți BeiDou în Dunedin. Cel mai important aspect ce reiese in urma analizei
acestui studiu de caz este acela ca indicatorii SR (Succes Rate) determinați în Dunedin cresc
de la 57,7% pentru o p ozitionare GPS la 100% pentru o poziționare multi -GNSS incluzând
patru sisteme satelitare in care sunt luate în considerare erorile inter -sistem la un unghi de
elevație de 20

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

43
Bibliografie

Altamimi Z, Collilieux X, Legrande J (2007) ITRF2005: A new release of the International Terrestrial
Reference Frame based on time series of station positions and Earth orientatio n parameters. J
Geophys Res 112
Amiri -Simkooei AR (2009) Noise in multivariate GPS position t ime series. J Geodes 83:175 –187
A.Nardo, L. a. (2011). Earth on the Edge: Science for a Sustainable Planet. International Association
of Geodesy Symposia (pp. 239 -246). Melbourne, Australia: Springer.
Akram Afifi, A. E. -R. (2013). Single frequency GPS/Galileo precise point positioning. Coordinates.
Boehm, J. and H. Schuh (2004). "Vienna mapping functions in VLBI analyses." Geo physical Research
Letters 31(1
Beutler G, Bock H, Fridez P, Gade A, Hugentobler U, Dach R, Jaggi A, Meindl M, Mervart L, Prange L,
Schaer S, Springer T , Urschl C, Walser P (2007) Bernese 5 GPS Software user manual. Astronomica l
Institute, University of Bern
Dach R, Brockmann E, Schaer S, Meindl M, Prange L, Bock H, Jaggi A, Ostini L (2009) GNSS processing
at code: sta tus report. J Geodes 83:353 –365
Dach R, Schmid R, Schmitz M, Thaller D, Schaer S, Lutz S, Steigenberger P, Wubbena G, Beutler G
(2011) Improved antenna phase centre models for GLONASS. GPS Solut 15:49 –65
Draper, N. R. (2002). Applied regression analysis:bibliography update 2000 -2001. Communic ations in
Statistics – Theory and Methods, 31(11), 2051 -2075.
Deng, C., Tang, W., Liu, J. and Shi, C. (2013) Reliable single -epoch ambiguity resolution for short
baselines using combined GPS/BeiDou system. GPS Solutions, 18(3):375 -386, doi: 10.1007/s10291 –
013-0337 -5
El-Rabbany, A. (2006). Introduction to GPS: The global positioning system. Artech House Publishing
Elsobeiey, M. and A. El -Rabbany (2010). “On stochastic modeling of the modernized global
positioning system (GPS) L2C signal.” Journal of Measurem ent Science and Technology , Volume 21,
Number 5, pp. 1 -6.
Euler, H. J. and Goad, C. G. (1991) On optimal filtering of GPS dual frequency observations without
using orbit information. Bulletin Geodesique, 65:130 –143
Ferrao, P. F. (2013). Positioning with Co mbined GPS and GLONASS Observations. Thesis to obtain
the Master of Science D egree in Aerospace Engineering.
GPS World (2015a) Galileo’s Two Newest Birds Undergoing Initial Checks. GPS World, March 30,
2015, http://gpsworld.com/galileos -two-newest -birds -undergoing -initial -checks/, viewed 9/5/2015

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

44
GPS World (2015b) China Launches First of Next -Gen BeiDou Satellites. GPS World, March 30, 2015,
http://gpsworld.com/secretive -beidou -launch -unconfirmed/, viewed 9/5/2015
Habrich H (2009) Evaluation of analysis op tions for GLONASS observations in regional GNSS
networks. Geodetic Ref Frames 134:121 –129
Hofmann -Wellenhof, B. H. (2008). GNSS global navigation satellite systems; GPS, Glonass, Galileo &
more. Wien New York: Springer.
He, H., Li, J., Yang, Y., Xu, J., Gu o, H. and Wang, A. (2013) Performance assessment of single – and
dual -frequency BeiDou/GPS single -epoch kinematic positioning. GPS solutions, 18(3):393 – 403,
doi:10.1007/s10291 -013-0339 -3
Ibrahim, H. E., and A. El -Rabbany (2008). Regional stochastic models for NOAA based residual
tropospheric delays. The Jour nal of Navigation. 61. 209 -219.
IGS – MGEX, Oliver Montenbruck , Peter Steigenberger (2014). Preparing the ground for Multi -GNSS
Constelation. (www.insidegnss.com)
J.Sanz Subirana, J.M. Juan Zornoza and M. Hernandez -Pajares (2013). GNSS Data Processing. Volume
I. Fundamentals and Algorithms. An ESA Communic ations Production.
.Kouba J, Heroux P (2001): Precise Point Positioning using IGS orbit products . GPS Solutions, 5(2): 12 –
28
. Langley RB (1997): GPS receiver system noise . GPS World, 8(6): 40 -45
Leandro, R. F. and M. C. Santos (2007). "Stochastic models for GPS positioning: An empirical
approach." GPS World 18(2):50 -56.
.Montenbruck, O., Hauschild, A., Hessels, U., Steigenberger, P., Hugentobler, U. (2 009). CONGO first
GPS/Giove tracking network for science, rese arch. GPS World, 20(9), 56 -62.
Mueller TM (1994): Wide area differenial GPS . GPS World, 5(6): 36 -44
Nadarajah, N., Teunissen, P.J.G., Sleewaegen, J.M. and Montenbruck, O. (2014) The mixed -rece iver
BeiDou inter -satellite -type bias and its impact on RTK positioning. GPS Solutions,
doi:10.1007/s10291 -014-0392 -6
Nadarajah, N., Khodabandeh, A. and Teunissen, P.J.G. (2015) Assessing the IRNSS L5 -signal in
combination with GPS, Galileo, and QZSS L5/E5 a-signals for positioning and navigation. GPS
Solutions, doi:10.1007/s10291 -015-0450 -8
Nadarajah, N., Khodabandeh, A. and Teunissen, P.J.G. (2015) Assessing the IRNSS L5 -signal in
combination with GPS, Galileo, and QZSS L5/E5a -signals for positioning and n avigation. GPS
Solutions, doi:10.1007/s10291 -015-0450 -8
Odijk, D. and Teunissen, P.J.G. (2013) Characterization of between -receiver GPS -Galileo inter -system
biases and their effect on mixed ambiguity resolution. GPS Solutions, 17(4):521 -533.

Raport de cercetare 1: Stadiul actual al problematicii multi -GNSS la nivel național si international
Studentă doctorand Mihăilescu Andreea

45
Odolinski, R, Teunissen, P.J.G. and Odijk, D. (2013) Quality analysis of a combined COMPASS/BeiDou –
2 and GPS RTK positioning model. International Global Navigation Satellite Systems Society (IGNSS)
Symposium, Outrigger Gold Coast, Qld Australia 16 -18 July, 2013
Odolinsk i, R., Teunissen, P.J.G. and Odijk, D. (2014a) First combined COMPASS/BeiDou -2 and GPS
positioning results in Australia. Part II: Single – and multiple -frequency single -baseline RTK
positioning. Journal of Spatial Science, 59(1):25 -46. doi: 10.1080/14498596 .2013.866913
Odolinski, R., Teunissen, P.J.G. and Odijk, D. (2014b). Combined GPS+BDS+Galileo+QZSS for long
baseline RTK positioning. Proceedings of the 27th International Technical Meeting of the Satellite
Division of the Institute of Navigation (ION GNSS +), pp. 2326 -2340. Manassas, VA: Institute of
Navigation
Odolinski, R., Teunissen, P.J.G. and Odijk, D. (2015a) Combined BDS, Galileo, QZSS and GPS single –
frequency RTK. GPS Solutions, 19:151 -163. doi: 10.1007/s10291 -014-0376 -6
Odolinski, R., Teunissen, P. J.G. and Odijk, D. (2015b) Combined GPS + BDS for short to long baseline
RTK positioning. Measurement Science & Technology, 26, 045801. doi: 10.1088/0957 –
0233/26/4/045801
Teunissen PJG (1985) Zero order design: generalized inverses, adjustment, the datum p roblem and
S-transformations. In: Grafarend EK, Sanso F (eds) Optimization and design of geod etic networks.
Springer, London
Teunissen P.J.G. (1995) The least squares ambiguity decorrelation adjustment: a method for fast GPS
integer estimation. Journal of Geodesy 70:65 -82
Teunissen P.J.G. (1998) Success probability of integer GPS ambiguity rounding and bootstrapping.
Journal of Geodesy 72:606 –612
Teunissen PJG (2009) Adjustment theory: an introduction . Delft University Press, Delft
Xu G (2003) : GPS- theory, algorithms and aplication s. Springer, Berlin Heidelberg New York
Wanninger L (1999): The performance of virtual stations in active geodetic GPS -networks under solar
maximum conditions . Proceedings of ION GPS -99, September 14 -17: 1419 -1427.
.Witchayangko on B (2000): Elements of GPS precise point positioning . PhD Disertation, University of
Maine, Orono, Maine.
Zhang, B. and Teunissen, P.J.G. (2015) Zero -baseline Analysis of GPS/BeiDou/Galileo
BetweenReceiver Differential Code Biases (BR -DCBs): Time -wise Re trieval and Preliminary
Characterization. Proceedings of ION 2015 Pacific PNT Meeting, Honolulu, Hawaii, April 20 – 23, 2015
IGS. (2015, noiembrie 30). MGEX. Preluat pe 3 0 noiembrie, 2015, de pe http://igs.org/mgex.