GNSS Open service case study: development of SW tools for assessing GPS and GALILEO positioning performances by means of post-processing single-frequency pseudorange observations

Abstract

[EN] Nowadays, as the number of GNSS services are increasing, it is necessary to study and evaluate with real data the enhanced capabilities which these positioning products can provide, and how they are evolving compared with their legacy services and its competitors. Among the emerging positioning services, it is noteworthy Europe's GALILEO system, which is close to reach its full operational capability, and is willing to fulfill competitive user level performances which can be used through its open service signals: E1, E5a and E5b. On the legacy side, the most remarkable constellation is USA's GPS, which has been achieving a positioning standard service with the C/A signal and a precise positioning service for military purposes with the P signal. In addition, GPS evolutions will provide a civilian service through more robust signals, such as the L5. The objective of this work is to compare open positioning services from GPS and GALILEO constellations by analyzing their accuracy and integrity performances obtained from a pre-planned campaign, taking as reference-data the IGS station network. The positioning methodology to be used is post-processing single-frequency pseudorange observations in static mode. For committing this purpose, the main workload is focused on developing a configurable and flexible SW tool which is able to batch the pseudorange observations provided by the spatial frame of the GPS and GALILEO satellites, in order to estimate the receiver's position by means of a Least Squares routine. Lately, these data will be inputted in other analysis tools, which will also be developed in the framework of this project, in order to summarize and display the obtained performances. Consequently, and supported by the obtained results, the conclusions regarding the evolution of the studied services will be drawn.

[ES] Actualmente, mientras el número de servicios GNSS disponibles aumenta, resulta necesario evaluar con datos reales las mejoras que ofrecen los nuevos productos de posicionamiento, y cuál es su desempeño y evolución respecto de sus servicios antecesores y el de sus competidores. Entre los servicios de posicionamiento emergentes, resulta de especial interés el proporcionado por la constelación Europea de GALILEO, la cual está cerca de alcanzar su completa capacidad operacional, y que resulta prometedora en cuanto a sus requisitos de prestaciones a nivel usuario, que pueden obtenerse mediante el uso de las señales de su servicio abierto: E1, E5a y E5b. De entre los sistemas ya existentes, el más destacado es el proporcionado por la constelación Estadounidense de GPS, el cual ha estado permitiendo con la señal C/A un servicio de posicionamiento estándar y un servicio de posicionamiento preciso con la seña P para fines militares. Adicionalmente las evoluciones del sistema GPS planean transmitir un servicio civil con señales más robustas, como puede ser la L5. El objetivo de este trabajo es comparar los servicios abiertos de posicionamiento de las constelaciones de GPS y GALILEO, mediante el análisis de sus prestaciones de precisión e integridad obtenidas de una campaña de observación, dónde los datos de referencia a usar son la red de estaciones del IGS. La metodología de posicionamiento a implementar es el post-procesado de observables de pseudo-rango mono-frecuencia en modo estático. Para alcanzar este objetivo, el esfuerzo principal estará enfocado en el desarrollo de una herramienta SW totalmente configurable por el usuario, que sea capaz de procesar los observables de pseudorango proporcionados por el marco de referencia espacial que forman los satélites de GPS y GALILEO, para posteriormente obtener las posiciones del receptor por medio de un algoritmo de estimación por mínimos cuadrados. Los resultados que se obtengan de este procesamiento serán transmitidos a otras herramientas de análisis, las cuales se desarrollarán también en el marco de este proyecto, con la finalidad de resumir y presentar de manera gráfica las prestaciones obtenidas de la campaña. Finalmente, con el soporte de estos resultados, se expondrán las conclusiones sobre el desempeño y la evolución de los servicios anteriormente comentados.

[CA] Actualment, mentre el nombre de serveis GNSS disponibles augmenta, cal avaluar amb dades reals les millores que ofereixen els nous productes de posicionament, i quin és el seu acompliment i evolució respecte dels seus serveis antecessors i el dels seus competidors. Entre els serveis de posicionament emergents, resulta d'especial interès el proporcionat per la constel·lació Europea de GALILEO, la qual està a prop d'arribar a la seva completa capacitat operacional, i que resulta prometedora quant als seus requisits de prestacions a nivell usuari, que poden obtenir-se mitjançant l'ús dels senyals del seu servei obert: E1, E5a i E5b. D'entre els sistemes ja existents, el més destacat és el proporcionat per la constel·lació Nord-americana de GPS, el qual ha estat permetent amb el senyal C / A un servei de posicionament estàndard i un servei de posicionament precís amb el senyal P per a fins militars. A més a les evolucions del sistema GPS planegen transmetre un servei civil amb senyals més robustes, com pot ser la L5. L'objectiu d'aquest treball és comparar els serveis oberts de posicionament de les constel·lacions de GPS i GALILEO, mitjançant l'anàlisi de les seves prestacions de precisió i integritat obtingudes d'una campanya d'observació, on les dades de referència a utilitzar són la xarxa d'estacions del IGS. La metodologia de posicionament a implementar és el post-processat d'observables de pseudo-rang mono-freqüència en manera estàtica. Per assolir aquest objectiu, l'esforç principal estarà enfocat en el desenvolupament d'una eina SW totalment configura-ble per l'usuari, que sigui capaç de processar els observables de pseudo-rang proporcionats pel marc de referència espacial que formen els satèl·lits de GPS i GALILEO, per posteriorment obtenir les posicions del receptor per mitjà d'un algoritme d'estimació per mínims quadrats. Els resultats que s'obtinguin d'aquest processament seran transmesos a altres eines d'anàlisi, les quals es desenvoluparan també en el marc d'aquest projecte, amb la finalitat de resumir i presentar de manera gràfica les prestacions obtingudes de la campanya. Finalment, amb el suport d'aquests resultats, s'exposaran les conclusions sobre l'acompliment i l'evolució dels serveis anteriorment comentats.