GNSS satelliitin radan ennustamisen virhetermien analysointi
Pukkila, Andrei Olavi (2015)
2015
Signaalinkäsittelyn ja tietoliikennetekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-06-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201505081267
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201505081267
Tiivistelmä
Satelliittien rataennusteille on monia käyttökohteita. Yksi näistä on GNSS satelliittien almanakkadatan laskeminen paikallisessa vastaanottimessa. Käyttämällä valmiiksi laskettua almanakkaa, GNSS paikantaminen voidaan aloittaa nopeammin, joskin hieman heikentyneellä tarkkuudella. Lisäksi ylimääräisellä almanakalla on hyötynsä, jos virallista almanakkaa ei saada ladattua vastaanottimeen. Tämä diplomityö sisältää tutkimuksen GNSS satelliittien rataennusteiden tarkentamisesta.
Tampereen Teknillisellä yliopistolla aikaisemmin kehitetty satelliittien rataennustusmalli otti huomioon Maan, Kuun ja Auringon gravitaatiovuorovaikutukset sekä Auringon säteilypaineen jo ennen tämän tutkimuksen aloittamista. Kyseiset voimat riittävätkin perustason rataennusteiden tekemiseen. Kun rataennusteita pyritään parantamaan tästä eteenpäin, on otettava huomioon pienempiä voimia, jotka vielä usein kumoavat osin toisiaan. Ennustustarkkuuden kasvattaminen tuottaakin huomattavan lisäyksen laskennalliseen taakkaan. Siispä tässä työssä käsitellään myös arvioita laskenta aikojen pitenemisestä.
Työn tutkimus keskittyy erityisesti maankuoren vuorovaihteluiden, suhteellisuusteoreettisten korjausten ja muiden planeettojen gravitaatiovuorovaikutuksiin. Lisäksi tutkimme Jet Propulsion Laboratoryn aurinkokunnan almanakkadatan vertautuvuutta analyyttisiin taivaankappaleiden sijaintiratkaisuihin. Muut voimat, joita työssä kokeiltiin liittää mukaan rataennusteiden laskemiseen olivat: Maapallon tuottama säteilypaine, Auringon säteilypaineen riippuvuus satelliitin asennosta ja satelliitin suuntaavan antennin tuottama työntövoima. Käytössä ollut empiirinen, hyvin kalibroitu, kaksiparametrinen säteilypainemalli ottaa osittain huomioon tuntemattomia voimia jo ennestään.
Tutkimuksesta ilmeni, etteivät lisätyt pienet voimat parantaneet ennusteita paljoa. Nähtävästi Auringon säteilypaineelle tulisi rakentaa tarkempi malli, jotta tässä työssä tutkitut pienet voimavuorovaikutukset alkaisivat näkyä paremmin. Ennustustarkkuus on kuitenkin riittävä noin kahden viikon rataennusteiden tekemiseen ja suurempi ongelma almanakan paikalliseen laskemiseen muodostuukin kellovirheistä.
Tampereen Teknillisellä yliopistolla aikaisemmin kehitetty satelliittien rataennustusmalli otti huomioon Maan, Kuun ja Auringon gravitaatiovuorovaikutukset sekä Auringon säteilypaineen jo ennen tämän tutkimuksen aloittamista. Kyseiset voimat riittävätkin perustason rataennusteiden tekemiseen. Kun rataennusteita pyritään parantamaan tästä eteenpäin, on otettava huomioon pienempiä voimia, jotka vielä usein kumoavat osin toisiaan. Ennustustarkkuuden kasvattaminen tuottaakin huomattavan lisäyksen laskennalliseen taakkaan. Siispä tässä työssä käsitellään myös arvioita laskenta aikojen pitenemisestä.
Työn tutkimus keskittyy erityisesti maankuoren vuorovaihteluiden, suhteellisuusteoreettisten korjausten ja muiden planeettojen gravitaatiovuorovaikutuksiin. Lisäksi tutkimme Jet Propulsion Laboratoryn aurinkokunnan almanakkadatan vertautuvuutta analyyttisiin taivaankappaleiden sijaintiratkaisuihin. Muut voimat, joita työssä kokeiltiin liittää mukaan rataennusteiden laskemiseen olivat: Maapallon tuottama säteilypaine, Auringon säteilypaineen riippuvuus satelliitin asennosta ja satelliitin suuntaavan antennin tuottama työntövoima. Käytössä ollut empiirinen, hyvin kalibroitu, kaksiparametrinen säteilypainemalli ottaa osittain huomioon tuntemattomia voimia jo ennestään.
Tutkimuksesta ilmeni, etteivät lisätyt pienet voimat parantaneet ennusteita paljoa. Nähtävästi Auringon säteilypaineelle tulisi rakentaa tarkempi malli, jotta tässä työssä tutkitut pienet voimavuorovaikutukset alkaisivat näkyä paremmin. Ennustustarkkuus on kuitenkin riittävä noin kahden viikon rataennusteiden tekemiseen ja suurempi ongelma almanakan paikalliseen laskemiseen muodostuukin kellovirheistä.