CONTROL OF THE ACCURACY OF GEODETIC SATELLITE MEASUREMENTS

Authors

  • O. Voronkov O.M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv image/svg+xml

DOI:

https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-3-191-413-418

Keywords:

satellite radio signal, interference, baseline, phase ambiguity, fixed solution, variance analysis

Abstract

Satellite technologies of geodetic measurements are characterized by simplicity, accuracy and cost-effectiveness due to a high level of automation. However, the analysis of recent studies highlights a number of problems that need to be addressed in order to obtain highly accurate and reliable satellite determination components.
Among the influences that distort the satellite radio signal and cause its deviation, there are traditionally errors caused by the satellite constellation, environmental influences, and GPS receiver errors. In such conditions, the best measurement mode to achieve high accuracy is the dual-frequency statics method. Partial preliminary processing of satellite measurements is performed during field work using programs supplied by satellite equipment manufacturers. For the final processing, it is better to use specialized scientific programs that contain a program module that determines the baseline vectors using both code and phase measurements. The most accurate method is the relative determination of positions by phase measurements. However, this task is complicated by the need to calculate the entire phase ambiguity, i.e. the number of wavelengths in the distance between the satellite and the receiver.
The models on which the ambiguity resolution is based are linearized parametric coupling equations in the least squares method. At the first step of the equation, real, i.e. floating, vector estimates and their covariance matrices are obtained. In the second step, the initial values of the ambiguities are obtained from the floating solution, where they are real values, and special algorithms are used to transform the real values into close target values. Thus, to obtain a fixed solution to the ambiguity, the corresponding floating solution is used. As a result of the calculations, the program module provides several types of solutions for the baselines. These solutions are further subject to statistical evaluation using such criteria as the coefficient of variance reference variance (RV), the ratio of variances ratio and the root mean square error (RMS).
The result of the final satellite network alignment is the estimates of coordinates and heights of points, baseline elements, and the a posteriori covariance matrix. In addition, the alignment involves matching all measurements, minimizing random and eliminating systematic errors. To control the accuracy of the final results, statistical hypotheses are used and tested against a number of relevant criteria.

References

Савчук С. До питання точності GPS-спостережень / С. Савчук, Н. Каблак, І. Калинич, І. Проданець // Геодезія, картографія і аерофотознімання : міжвідомчий наук.-техн. зб. – Львів, 2007. – Вип. 68. – С. 105-108. https://ena.lpnu.ua/handle/ntb/27099

Третяк К.Р. До питання тривалості GPS-вимірів при побудові державних мереж 1- го та 2-го класу / К. Р Третяк, Т. М. Шушкова // Геодезія, картографія і аерофотознімання : міжвідомчий наук.-техн. зб. – Львів, 2001. – Вип. 61. – С. 124-132. https://dntb.gov.ua/wp-content/uploads/2019/05/6850.pdf 3. Пішко Ю. Р. Актуалізація параметрів методики відносних супутникових спостережень для створення опорних геодезичних мереж : дис. … канд. техн. наук :спец. 05.24.01 – геодезія, фотограмметрія та картографія / Пішко Юлія Романівна ; Національний університет "Львівська політехніка". – Львів, 2015. – 207 с. https://uacademic.info/ua/document/0416U002664

Psimoulis P. A. Estimating the оptimum duration of GPS static observations for short baseline length determination in Greece [Electronic resource] / P. A. Psimoulis, V. A. Kontogianni, A. Nickitopoulou, S. I. Pytharouli, P. Triantafyllidis, S. C. Stiros // FIG Working Week 2004, 22-27 May, Athens, Greece. – Mode of access: https://surl.li/fuiiqp.

Баран П.І. Визначення тривалості GPS-спостережень в геодезичних мережах / П. І. Баран, В. Я. Чорнокінь // Вісник геодезії та картографії : наук. техн. журнал. – Київ, 2004. – №2. – С. 12-15. http://search.nbuv.gov.ua/publ/REF-0000547028

Савчук С. Г. Проблемні питання під час використання сучасних супутникових технологій визначення координат / С. Г. Савчук // Геодезія, картографія і аерофотознімання. – 2007. – Вип. 69. – С. 20-33. https://science.lpnu.ua/sites/default/files/journal-paper/2017/may/1732/gka69200704.pdf

Костецька Я. Вплив типу ефемерид на точність визначення положення пунктів супутникових мереж / Я. Костецька, Ю. Пішко // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва : зб. наук. пр. – Львів, 2013. – Вип. 1. (25) – С. 67-69. https://irbis-nbuv.gov.ua/publ/REF-0000504858

Костецька Я. Вплив кута відсічки та типу приймача на точність визначення положення пунктів / Я. Костецька, Ю. Пішко, І. Торопа // Геодезія, картографія і аерофотознімання : міжвідомчий наук.-техн. зб. – Л., 2014. – Вип. 80. – С. 20-29. https://surl.li/avzlbp 9. Ge M. Integer Ambiguity Resolution for Precise Point Positioning / M. Ge, G. Gendt, M. Rothacher // Proceedings of VI Hotine–Marussi Symposium of Theoretical and Computational Geodesy : Challenge and Role of Modern Geodesy, Wuhan, China, May 29 – June 2. – 2006. https://link.springer.com/article/10.1007/s00190-010-0399-x

Laurichesse D. Integer ambiguity resolution on undifferenced GPS phase measurements and its application to PPP / D. Laurichesse, F. Mercier // Proceedings of ION GNSS 2007, Forth Worth, Texas, 25-28 September. – 2007. – P. 839-848. https://surli.cc/ydcivq 11. Banville S. Aspects liés à la résolution des ambiguïtés de phase dans le positionnement ponctuel de précision (PPP) par GPS / S. Banville // Laval University, Canada. – 2007. – 149 p. https://surl.li/cnpicd 12. Wang M. An Investigation on GPS Receiver Initial Phase Bias and Its Determination / M. Wang, Y. Gao // Proceedings of ION NTM 2007, San Diego, CA, 22-24 January/ – 2007. – P. 873-880. 13. Гофманн-Веленгоф Б. Глобальна система визначення місцеположення (GPS): теорія і практика / Б. Гофманн-Веленгоф, Г. Ліхтенеггер, Д. Коллінз ; пер. з англ. – 3-те вид. – ред. пер. Я.С. Яцківа. – Київ : Наукова думка, 1995. – 380 с.

Kouba J. Relativistic time transformations in GPS / J. Kouba // GPS Solutions. – 2002. – Vol. 5, № 4. – P. 1-9. https://dl.acm.org/doi/10.1007/PL00012907 15. Teunissen P. The probability distribution of the GPS baseline for a class of integer ambiguity estimators / P. Teunissen // Journal of Geodesy. – 1999. – Vol. 73.– P. 275-284. https://surl.li/hqzyxv

Іщенко М. В. Зведена обробка спостережень регіональної GPS-мережі та її результати : дис. … канд. техн. наук : 01.03.01 – астрометрія і небесна механіка / Іщенко Марина Вікторівна ; Головна астрономічна обсерваторія НАН України. – Київ, 2012. – 146 с. https://gnss.mao.kiev.ua/sites/default/files/book/ishchenko_dis.pdf

Published

2025-06-13

How to Cite

CONTROL OF THE ACCURACY OF GEODETIC SATELLITE MEASUREMENTS. (2025). Municipal Economy of Cities, 3(191), 413-418. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-3-191-413-418