GPS-satelliitin kellopoikkeaman robusti estimointi
Martikainen, Simo (2012)
2012
Teknis-luonnontieteellinen koulutusohjelma
Luonnontieteiden ja ympäristötekniikan tiedekunta - Faculty of Science and Environmental Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2012-08-15
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201208301253
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201208301253
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä esitetään tilastollisia lähestymistapoja GPS-satelliitin kellopoikkeaman estimoimiseksi ja ennustamiseksi satelliitin lähettämien broadcast-viestien pohjalta. Työ keskittyy esittämään bayesiläisen tilastotieteen perusteet riittäviltä osin ja kuvaamaan, miten teoria kytkeytyy GPS-satelliitin kellopoikkeaman estimoimiseen ja ennustamiseen.
Satelliitin kellopoikkeamaprosessille esitetään löyhästi atomikellojen fysiikkaan perustuva malli ja sekä estimointi- että ennustustehtävä puetaan bayesiläisen tilastotieteen ongelmaksi. Erityistä huomiota kiinnitetään kellopoikkeamaprosessin mittaus- ja liikemallien valitsemiseen, sekä näiden muodostamien estimointitehtävien ratkaisumenetelmien esittämiseen.
Diplomityössä esitettyjä algoritmeja testataan todellisilla GPS-satelliittien broadcast-viesteillä käyttäen National Geospatial-Intelligence Agencyn (NGA) tarkkoja efemeridejä vertailukohtana algoritmien esittämille ennusteille. Kokeellisista tuloksista voidaan havaita esitettyjen menetelmien parantavan hieman ennustuksen laatua, mutta suurempana hyötynä voidaan pitää prosessissa tapahtuvien häiriöiden tarkkailun, jolloin kellopoikkeaman ennustaminen on robustimpaa kuin pelkästään yksittäisiin broadcast-viesteihin pohjaavat ratkaisut.
Satelliitin kellopoikkeamaprosessille esitetään löyhästi atomikellojen fysiikkaan perustuva malli ja sekä estimointi- että ennustustehtävä puetaan bayesiläisen tilastotieteen ongelmaksi. Erityistä huomiota kiinnitetään kellopoikkeamaprosessin mittaus- ja liikemallien valitsemiseen, sekä näiden muodostamien estimointitehtävien ratkaisumenetelmien esittämiseen.
Diplomityössä esitettyjä algoritmeja testataan todellisilla GPS-satelliittien broadcast-viesteillä käyttäen National Geospatial-Intelligence Agencyn (NGA) tarkkoja efemeridejä vertailukohtana algoritmien esittämille ennusteille. Kokeellisista tuloksista voidaan havaita esitettyjen menetelmien parantavan hieman ennustuksen laatua, mutta suurempana hyötynä voidaan pitää prosessissa tapahtuvien häiriöiden tarkkailun, jolloin kellopoikkeaman ennustaminen on robustimpaa kuin pelkästään yksittäisiin broadcast-viesteihin pohjaavat ratkaisut.