Modernized point positioning by GNSS. Analysis of coordinates and clock behaviour

This thesis investigates Global Navigation Satellite System (GNSS) point positioning methods, with a specific focus on integrating Beidou alongside other satellite constellations. The study examines the behavior of coordinates and clock offsets derived from GNSS observations, with a particular emphasis on the integration of Beidou data into the positioning process. The research employs a single epoch point positioning algorithm with Least Squares, using ionospheric free combination observations and orbits obtained by Lagrange interpolation of precise ephemeris products. The data used pertains to the permanent station located in Milano, Italy. Two different constellation configurations are explored: firstly, GPS and Galileo only, and then GPS, Galileo, and Beidou. The results indicate that the introduction of Beidou does not significantly increase the accuracy of position estimates. However, there is a notable increase in the number of satellites available at each epoch, which is beneficial for urban scenarios where the visibility is reduced. Moreover, this thesis aims to understand and assess the behavior of receiver clock o sets within each constellation and investigate the relationships between clock offsets of two distinct constellations. Specifically, we seek to test the hypothesis that receiver clock o sets can be considered constant across different levels: Firstly, we aim to determine if the clock offsets within a constellation system remains constant, which would allow us to constrain the system accordingly. Secondly, we aim to check if the difference between the clock offsets of two constellations remains constant, enabling us to model one in relation to the other.

Questa tesi investiga i metodi di posizionamento GNSS, con un particolare focus sull'integrazione del sistema BeiDou insieme alle altre costellazioni satellitari. Lo studio esamina il comportamento delle coordinate e degli offset di orologio derivati dalle osservazioni GNSS, con un'attenzione particolare all'integrazione dei dati di BeiDou nel processo di posizionamento. La ricerca impiega un algoritmo di posizionamento a singola epoca calcolando la soluzione con il metodo dei minimi quadrati, utilizzando osservazioni ionospheric free e le orbite ottenute tramite interpolazione di Lagrange delle efemeridi precise. I dati utilizzati riguardano la stazione permanente situata a Milano, Italia. Vengono esplorate due diverse configurazioni di costellazioni: inizialmente solo GPS e Galileo, e successivamente GPS, Galileo e BeiDou. I risultati indicano che l'introduzione di BeiDou non aumenta significativamente l'accuratezza delle stime di posizione. Tuttavia, vi è un notevole aumento nel numero di satelliti disponibili ad ogni epoca, il che è vantaggioso negli scenari urbani dove la visibilità è ridotta. Inoltre, questa tesi mira a comprendere e valutare il comportamento degli offset di orologio del ricevitore di ciascuna costellazione e a indagarne la relazione tra offset di orologio di due costellazioni distinte. In particolare, cerchiamo di testare l'ipotesi che gli offset di orologio del ricevitore possano essere considerati costanti a diversi livelli. In primo luogo, miriamo a determinare se gli offset di orologio all'interno di una costellazione rimangano costanti, il che ci consentirebbe di vincolare il sistema di conseguenza. In secondo luogo, miriamo a verificare se la differenza tra gli offset di orologio di due costellazioni rimanga costante, consentendoci di modellare uno in relazione all'altro