Ionosphere, one of the largest error sources, can pose potentially harmful threat to single-frequency GNSS (global navigation satellite system) user even after applying ionospheric corrections to their GNSS measurements. To quantitatively assess ionospheric impacts on the satellite navigation-based applications using simulation, the standard deviation of residual ionospheric errors is needed. Thus, in this paper, we determine conservative statistical quantity that covers typical residual ionospheric errors for nominal days. Extensive data-processing computes TEC (total electron content) estimates from GNSS measurements collected from the Korean reference station networks. We use Klobuchar model as a correction to calculate residual ionospheric errors from TEC (total electron content) estimate. Finally, an exponential delay model for residual ionospheric errors is presented as a function of local time and satellite elevation angle.
Galileo is a European Global Navigation Satellite System (GNSS) that has offered the Galileo Open Service since 2016. Consequently, the standardization of GNSS augmentation systems, such as Satellite Based Augmentation System (SBAS), Ground Based Augmentation System (GBAS), and Aircraft Based Augmentation System (ABAS) for Galileo signals, is ongoing. In 2023, the European Union Space Programme Agency (EUSPA) released prior probabilities of a satellite fault and a constellation fault for Galileo, which are 3×10-5 and 2×10-4 per hour, respectively. In particular, the prior probability of a Galileo constellation fault is significantly higher than that for the GPS constellation fault, which is defined as 1×10-8 per hour. This raised concerns about its potential impact on GBAS integrity monitoring. According to the Global Positioning System (GPS) Standard Positioning Service Performance Standard (SPS PS), a constellation fault is classified as a wide fault. A wide fault refers to a fault that affects more than two satellites due to a common cause. Such a fault can be caused by a failure in the Earth Orientation Parameter (EOP). The EOP is used when transforming the inertial axis, on which the orbit determination is based, to Earth Centered Earth Fixed (ECEF) axis, accounting for the irregularities in the rotation of the Earth. Therefore, a faulty EOP can introduce errors when computing a satellite position with respect to the ECEF axis. In GNSS, the ephemeris parameters are estimated based on the positions of satellites and are transmitted to navigation satellites. Subsequently, these ephemeris parameters are broadcasted via the navigation message to users. Therefore, a faulty EOP results in erroneous broadcast ephemeris data. In this paper, we assess the conventional ephemeris fault detection monitor currently employed in GBAS for wide faults, as current GBAS considers only single failure cases. In addition to the existing requirements defined in the standards on the Probability of Missed Detection (PMD), we derive a new PMD requirement tailored for a wide fault. The compliance of the current ephemeris monitor to the derived requirement is evaluated through a simulation. Our findings confirm that the conventional monitor meets the requirement even for wide fault scenarios.
Lim, Cheolsoon;Lee, Yebin;Cha, Yunho;Park, Byungwoon;Park, Sul Gee;Park, Sang Hyun
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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v.11
no.4
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pp.251-261
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2022
The Centimeter Level Augmentation Service (CLAS) is the Precise Point Positioning (PPP) - Real Time Kinematic (RTK) correction service utilizing the Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) L6 (1278.65 MHz) signal to broadcast the Global Navigation Satellite System (GNSS) error corrections. Compact State-Space Representation (CSSR) corrections for mitigating GNSS measurement error sources such as satellite orbit, clock, code and phase biases, tropospheric error, ionospheric error are estimated from the ground segment of QZSS CLAS using the code and carrier-phase measurements collected in the Japan's GNSS Earth Observation Network (GEONET). Since the CLAS service begun on November 1, 2018, users with dedicated receivers can perform cm-level precise positioning using CSSR corrections. In this paper, CLAS-based VRS-RTK performance evaluation was performed using Global Positioning System (GPS) observables collected from the refence station, TSK2, located in Japan. As a result of performing GPS-only RTK positioning using the open-source software CLASLIB and RTKLIB, it took about 15 minutes to resolve the carrier-phase ambiguities, and the RTK fix rate was only about 41%. Also, the Root Mean Squares (RMS) values of position errors (fixed only) are about 4cm horizontally and 7 cm vertically.
Since the Global Navigation Satellite System (GNSS) signal received from the low Earth orbit (LEO) satellite is only affected by the upper ionosphere, the magnitude of the ionospheric delay of Global Positioning System (GPS) signal received from ground user is different. Therefore, the ground-based two-dimensional ionospheric model cannot be applied to LEO satellites. The NeQuick model used in Galileo provides the ionospheric delay according to the user's altitude, so it can be used in the ionospheric model of the LEO satellites. However, the NeQuick model is not suitable for space receivers because of the high computational cost. A simplified NeQuick model with reduced computing time was recently presented. In this study, the computing time of the NeQuick model and the simplified NeQuick model was analyzed based on the GPS Klobuchar model. The NeQuick and simplified NeQuick model were applied to the GNSS data from GRACE-B, Swarm-C, and GOCE satellites to analyze the performance of the ionospheric correction and positioning. The difference in computing time between the NeQuick and simplified NeQuick model was up to 90%, but the difference in ionospheric accuracy was not as large as within 4.5%.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.42
no.2
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pp.424-431
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2017
These days land vehicle navigation system is a subject of great interest. The GNSS(Global Navigation Satellite System) is the most popular technology for out door positioning. However, The GNSS is incapable of providing high accuracy and reliable positioning. For that reason, we applied Network-RTK in vehicle to improve the accuracy of GNSS performance. In this network-RTK mode, the GNSS error are significantly decreased. In this paper, we explain ntrip client program for network-RTK mode and show the result of experiments in various environments.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.2
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pp.71-76
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2006
With the rapid development of spatial infrastructure in US, Europe, Japan, China and India, there is no doubt that the next generation Global Navigation Satellite System (GNSS) will improve the integrity, accuracy, reliability and availability of the position solution. GNSS is becoming an essential element of personal, commercial and public infrastructure and consequently part of our daily lives. However, the applicability of GPS in supporting a range of location-sensitive applications such as location based services in an urban environment is severely curtailed by the interference of the 3D urban settings. To characterize and gain in-depth understanding of such interferences and to be able to provide location-based optimization alternatives, a high-fidelity 3D urban model of Melbourne CBD built with ArcGIS and large scale high-resolution spatial data sets is used in this study to support a comprehensive simulation of current and future GNSS signal performance, in terms of signal continuity, availability, strength, geometry, positioning accuracy and reliability based on a number of scenarios. The design, structure and major components of the simulator are outlined. Useful time-stamped spatial patterns of the signal performance over the experimental urban area have been revealed which are valuable for supporting location based services applications, such as emergency responses, the optimization of wireless communication infrastructures and vehicle navigation services.
This paper presents the development of an end-to-end numerical simulator for signal design of the next generation global navigation satellite system (GNSS). The GNSS services are an essential element of modern human life, becoming a core part of national infra-structure. Several countries are developing or modernizing their own positioning and timing system as their demand, and South Korea is also planning to develop a Korean Positioning System (KPS) based on its own technology, with the aim of operation in 2034. The developed simulator consists of three main units such as a signal generator, a channel unit, and a receiver. The signal generator is constructed based on the actual navigation satellite payload model. For channels, a simple Gaussian channel and land mobile satellite (LMS) multipath channel environments are implemented. A software receiver approach based on a commercial GNSS receiver model is employed. Through the simulator proposed in this paper, it is possible to simulate the entire transceiver chain process from signal generation to receiver processing including channel effect. Finally, numerical simulation results for a simple example scenario is analyzed. The use of the numerical signal simulator in this paper will be ideally suited to design a new navigation signal for the upcoming KPS by reducing the research and development efforts, tremendously.
Inertial navigation system (INS) has used aided systems and sensors to compensate navigation error. Global navigation satellite system (GNSS), velocity measurement sensor (VMS), and radar are commonly used to aid INS. Land navigation system (LNS) also mainly uses VMS when GNSS cannot be used such as at tunnel or on jammed scenario. A straight drive is required when VMS-aided navigation is used, because there is only speed of straight direction whereas no crossways and vertical directions. In local environment, even an expressway has lack of straight drive which is constraint of VMS-aided navigation algorithm. This paper proposes an enhanced VMS-aided navigation algorithm for LNS with indirect drive by restricting filter update condition. Also, there is a result of vehicle test to prove performance of the proposed algorithm.
This paper designs a electromagnetic-log (EM-Log) aided navigation filter for maritime environment without global navigation satellite system (GNSS). When navigation is performed for a long time, Inertial navigation system (INS)'s error gradually diverges. Therefore, an integrated navigation method is used to solve this problem. EM-Log sensor measures the velocity of the vehicle. However, since the measured velocity from EM-Log contains the speed of the sea current, the aided navigation filter is required to estimate the sea current. This paper proposes a single model filter and interacting multiple (IMM) model filter methods to estimate the sea current and analyzes the influence of the sea current model on the filter. The performance of the designed aided navigation filter is verified using a simulation and the improvement rate of the filter compared to the pure navigation is analyzed. The performance of single model filter is improved when the sea current model is correct. However, when the sea current model is incorrect, the performance decreases. On the other hands, IMM model filter methods show the stable performance compared to the single model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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