Otonom araçlarda çoklu GNSS uydu sistemleri kullanımının konum doğruluğuna etkisinin araştırılması

Year 2022, Volume: 11 Issue: 3, 672 - 680, 18.07.2022

Ahmet Can Uçarlı , Veli İlçi , Kerem Par , Ali Ufuk Peker

https://doi.org/10.28948/ngumuh.1082124

Cited By: 2

Abstract

Otonom araçlar günümüzde son teknoloji ürünlerin kullanıldığı, hızla gelişen çalışma alanlarından biri olarak öne çıkmaktadır. Hemen hemen bütün araç firmalarının yanı sıra Google, Uber, Apple, Nvidia ve Huawei gibi uluslararası firmalar da ar-ge çalışmaları kapsamında otonom araç teknolojilerine büyük yatırımlar yapmaktadırlar. Otonom araçların en önemli bileşenlerinden biri de şehir içi gibi zorlu alanlar da dâhil aracın konumunun olabildiğince doğru ve güvenilir olarak belirlenmesidir. Bu çalışmada hareket halindeki 4. Seviye bir otonom aracın konumunun belirlenmesinde GPS, GLONASS, GALILEO ve BEIDOU uydu sistemlerinin etkisi araştırılmıştır. PPP tekniği kullanılarak elde edilen araç konumunun belirlenmesi için 4 farklı uydu sisteminin 8 farklı kombinasyonla performansları değerlendirilmiştir. Tüm uydu sistemleri verileri kullanılarak elde edilen çözümün en yüksek doğruluğa ulaşmada etkili olduğu bu çalışmada özellikle GALILEO sisteminin çözüme olumlu katkısı olduğu belirlenmiştir. Eksik çözüm zamanları yönünden değerlendirme yapıldığında da GPS+GALILEO çözümünün kesintisiz konum bilgisi elde etmede önemli başarı sağlayabildiği görülmektedir.

Keywords

Otonom araçlar, GNSS konum belirleme, GPS, GLONASS, Galileo, Beidou

Supporting Institution

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK)

Project Number

3200327

Investigation of the effect of multiple GNSS satellite systems usage on position accuracy in automated vehicles

Abstract

Automated vehicles stand out as one of the rapidly developing fields where cutting-edge technology products are used today. Almost all vehicle companies and international companies such as Google, Uber, Apple, Nvidia, and Huawei make significant investments in autonomous vehicle technologies as part of their R&D studies. One of the essential components of autonomous vehicles is to determine the vehicle's position as accurately and reliably as possible, including in challenging areas such as urban areas. In this study, the effect of GPS, GLONASS, GALILEO and BEIDOU satellite systems in determining the position of a Level 4 autonomous vehicle in motion was investigated. In order to determine the vehicle position obtained using the PPP technique, the performances of 4 different satellite systems with eight different combinations were evaluated. This study determined that the solution obtained by using all satellite system data was effective in achieving the highest accuracy, and especially the GALILEO system contributed positively to the solution. When evaluated in terms of missing data spans, it is seen that the GPS+GALILEO solution can achieve significant success in obtaining uninterrupted location information.

Keywords

Automated vehicles, GNSS positioning, GPS, GLONASS, Galileo, Beidou

Project Number

3200327

References

• Society of Automotive Engineer (SAE), 2020. https://www.sae.org/news/press-room/2018/12/sae-international-releases-updated-visual-chart-for-its-“levels-of-driving-automation”-standard-for-self-driving-vehicles (Erişim: 28,02,2022).
• B. Eissfeller, Real time kinematic and precise point positioning: status and trends. Ger. J., GPS, 87, 131–148, 2012.
• S. Alçay and Ö. Atiz, Farklı yazılımlar kullanılarak gerçek zamanlı hassas nokta konum belirleme (RT-PPP) yönteminin performansının incelenmesi. Geomatik, 6(1), 77–83, 2021. https://doi.org/10.29128/geomatik.687709.
• A. Pırtı and Z. Kurtulgu, Sürekli gözlem yapan referans istasyonları (CORS (Sanal Referans istasyonu-lineer alan düzeltme tekniği)) kullanılarak yapılaşmış ve ağaçlık bölgelerdeki konum belirlemenin doğruluk analizi, Geomatik, 6(1), 1–14, 2021. https://doi.org/10.29128/geomatik.646674.
• M. Kahveci and F. Yildiz, GPS/GNSS: Uydularla konum belirleme sistemleri: teori ve uygulama. Nobel Akademik Yayıncılık Eğitim Danışmanlık Tic. Ltd. Şti., 2021.
• Y. Feng and C. Rizos, Network-based geometry-free three carrier ambiguity resolution and phase bias calibration. GPS Solut., 13(1), 43–56, 2009. https://doi.org/10.1007/s10291-008-0098-8.
• D. Kim and R. B. Langley, Long-range single-baseline RTK for complementing network-based RTK. 20th Int. Tech. Meet. Satell. Div. Inst. Navig. 2007 ION GNSS 2007, 4, 639–650, 2007.
• B. Li, Y. Feng, Y. Shen, and C. Wang, Geometry-specified troposphere decorrelation for subcentimeter real-time kinematic solutions over long baselines. J. Geophys. Res., 115, B11404, 2010. https://doi.org/10.1029/2010JB007549.
• K. Gümüş and M. G. Gümüş, Cors uygulamalarindan elde edi̇len nokta konum doğruluklari üzeri̇ne ı̇stati̇ksel araştırma. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilim. Derg., 7(3), 1159–1164, 2018. https://doi.org/10.28948/ ngumuh.502369.
• A. Martín, A. B. Anquela, A. Dimas-Pagés, and F. Cos-Gayón, Validation of performance of real-time kinematic PPP. A possible tool for deformation monitoring. Measurement, 69, 95–108, 2015. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2015.03.026.
• R. M. Alkan, İ. M. Ozulu, and V. İlçi, Web-based online data processing services as an alternative to conventional gnss processing software. Afyon Kocatepe Univ. J. Sci. Eng., 17(2), 603–619, 2017. https://doi.org/10.5578/fmbd.57600.
• V. İlçi, Accuracy comparison of real-time GNSS positioning solutions: Case study of Mid-North Anatolia. Measurement, 142, 40–47, 2019. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.04.067.
• R. M. Alkan, V. Ilçi, I. M. Ozulu, and M. H. Saka, A comparative study for accuracy assessment of PPP technique using GPS and GLONASS in urban areas. Measurement, 2015. https://doi.org/10.1016/ j.measurement.2015.03.012.
• S. İnyurt and M. Ulukavak, Web tabanlı GNSS Yazılımlarının (CSRS-PPP, Trimble-RTX) Performansının Araştırılması. Geomatik, 5(52495), 120–126, 2020. https://doi.org/10.29128/ geomatik.586990.
• V. İlci, CenterPoint RTX Teknolojisinin Doğruluk ve Tekrarlana bilirliğinin Araştırılması. Geomatik, 5(48883), 10–18, 2020, https://doi.org/10.29128/ geomatik.560026.
• E. G. Özdemir, Bağıl ve Mutlak (PPP) Konum Çözüm Yaklaşımı sunan Web-Tabanlı Çevrimiçi Veri Değerlendirme Servislerinin Farklı Gözlem Periyotlarındaki Performanslarının Araştırılması. Geomatik, 7(1), 41–51, 2021. https://doi.org/ 10.29128/geomatik.809826.
• A. Pırtı and D. Yazıcı, Yazılımların doğruluk açısından incelenmesi. Geomatik, 7(2), 88–105, 2021. https://doi.org/10.29128/geomatik.882843.
• S. Alçay, Gerçek zamanlı hassas nokta konumlama (RT-PPP yöntemi̇ni̇n konum beli̇rleme performansının doğruluk ve hassasi̇yet baımından ı̇ncelenmesi̇. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilim. Derg., 8(1), 121–133, 2019. https://doi.org/10.28948/ ngumuh.516842.
• V. İlçi and A. U. Peker, The kinematic performance of real-time PPP services in challenging environment, Measurement, 189, 2022. https://doi.org/ 10.1016/j.measurement.2021.110434.
• C. İnal, B. Bilgen, and S. Bülbül, Farklı uydu sistemi kombinasyonlarının gerçek zamanlı hassas nokta konumlamaya etkisi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilim. Derg., 11(1), 109–115, 2022. https://doi.org/10.28948/ngmuh.996018.
• J. F. Zumberge, M. B. Heflin, D. C. Jefferson, M. M. Watkins, and F. H. Webb, Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS data from large networks. J. Geophys. Res. Solid Earth, 102(B3), 5005–5017, 1997. https://doi.org/10.1029/96jb03860.
• J. Kouba and P. Héroux, Precise Point Positioning Using IGS Orbit and Clock Products. GPS Solut., 5(2), 12–28, 2001. https://doi.org/10.1007/PL00012883.
• B. Koca and A. Ceylan, Uydu Konum Belirleme Sistemlerindeki (GNSS) Güncel Durum ve Son Gelişmeler. Geomatik, 3(1), 63–73, 2018. https://doi.org/10.29128/geomatik.348331.
• İnt.Kayn.1, Test and Assessment Research Center of China Satellite Navigation Office, 2022. http://www.csno-tarc.cn/en/.(Erişim: 28,02,2022).
• İnt.Kyn.2, Inertial Explorer, 2022. https://novatel.com/products/waypoint-post-processing-software/inertial-explorer. (Erişim: 28,02,2022).
• A. C. Uçarlı, F. Demir, S. Erol, and R. M. Alkan, Farklı GNSS Uydu Sistemlerinin Hassas Nokta Konumlama (PPP) Tekniğinin Performansına Etkisinin İncelenmesi. Geomatik, 6(3), 247–258, 2020. https://doi.org/10.29128/geomatik.779420.
• European GNSS Agency (GSA), Report on Road User Needs and Requirements, 2018.