Un algoritmo per migliorare la precisione del posizionamento GPS con ricevitori a basso costo

The following thesis, entitled “Un algoritmo per migliorare la precisione del posizionamento GPS con ricevitori a basso costo”, aims at highlighting the improvement that is obtained by performing a least squares static positioning using measurements of code only and code-phase combination, comparing to the solution epoch by epoch already implemented in the current version of the software goGPS and comparing to the solution calculated into the low cost u-blox receiver. The use of permanent stations for the calculation of double differences and the resulting elimination/reduction of systematic errors is another innovative aspect of this thesis, as these techniques are typically used only for geodetic receivers and not for low cost receivers. The problem that we want to solve is thus to modify the algorithms implemented in the current version of goGPS to suit the purposes under consideration for a positioning that takes advantage of leaving a receiver always standing in the same spot. The result obtained is a continuous improvement from the internal solution of the low cost receiver that has an error in the order of several meters in the estimation of the coordinates, then the measurement of only code and static xi epoch by epoch and in static mode (error of a few tens of centimeters ), up to the static solution code-phase leading to an error of less than 10 cm. The ability to tap into a point with sub-centimeter precision with low cost receivers can be considered an important result, which opens to different application scenarios in the mapping and control of the territory.

La seguente tesi dal titolo “Un algoritmo per migliorare la precisione del posizionamento GPS con ricevitori a basso costo” ha come obiettivo quello di evidenziare il miglioramento che si ottiene effettuando un posizionamento minimi quadrati statico utilizzando misure di solo codice e di codice-fase congiuntamente, rispetto alla soluzione epoca per epoca già implementata nella versione attuale del software goGPS e rispetto anche alla soluzione NMEA calcolata internamente al ricevitore u-blox a basso costo. L’utilizzo di un servizio di stazioni permanenti per il calcolo delle differenze doppie e la conseguente eliminazione/riduzione degli errori sistematici rappresenta un ulteriore aspetto innovativo di questa tesi, in quanto queste tecniche sono tipicamente usate solo per ricevitori geodetici e non per ricevitori a basso costo. Il problema che si vuole risolvere consiste quindi nel modificare gli algoritmi implementati nella versione attuale di goGPS per adattarli agli scopi in esame per ottenere un posizionamento che sfrutti il fatto di lasciare un ricevitore sempre fermo nello stesso punto. Il risultato che si ottiene è un continuo e costante miglioramento dalla soluzione interna del ricevitore che ha un errore nell’ordine di qualche metro nella stima delle coordinate, passando per la misura di solo codice epoca per epoca e congiunta (errore di qualche decina di centimetri), fino ad arrivare alla soluzione congiunta codice-fase che porta a un errore inferiore ai 10 centimetri. La possibilità di posizionarsi su un punto con precisione sub-centimetrica tramite ricevitori a basso costo rappresenta un risultato di rilievo che apre a diversi scenari applicativi nell’ambito della mappatura e del controllo del territorio.