Geometry of GPS dilution of precision : revisited

We revisit the geometric interpretation of GPS Dilution of Precision (DOP) factors giving emphasis on the geometric impact of the receiver clock parameter on conventional GPS positioning solution. The comparison is made between the solutions with and without an estimated receiver clock parameter, i.e., conventional GPS vs pure trilateration solution. The generalized form of the DOP factors is also presented for observation redundancy greater than zero. The DOP factor equations are established as functions of triangle surfaces and tetrahedron volumes formed by the receiver-satellite unit vectors or by these vectors between themselves. To facilitate the comparison of the solutions with and without a receiver clock parameter, the average of receiver-satellite unit vectors is introduced to interpret the DOP factors geometrically. The geometry of satellite outage is also revisited from a geometric point of view. Finally, the geometric interpretation of receiver clock constrains within a positioning solution is also investigated

La surveillance, un moyen pour maintenir et améliorer l'intégrité écologique des parcs nationaux: étude de cas avec l'ours noir au parc national du Canada de la Mauricie

L’un des mandats des parcs nationaux est de permettre l’utilisation des milieux naturels par la génération actuelle, et ce sans compromettre l’état de ces milieux pour les générations futures. La réalisation de ce mandat s’appuie sur le concept de l’intégrité écologique. Selon ce concept, un écosystème est jugé intègre si les composantes vivantes et non vivantes de celui-ci évoluent de manière naturelle, à l’abri d’interférences humaines significatives. Différents organisations s’occupant de la gestion des parcs nationaux ont élaboré un programme de surveillance de l’intégrité écologique pour les aider à rencontrer leurs objectifs de conservation. L’essai porte sur une analyse critique des méthodes et outils employés par l’Agence Parcs Canada (APC) dans son programme de surveillance. L’approche de ce programme a été comparée à celle de deux autres organisations, soit Parcs Québec et le National Park Service des États-Unis. Une étude de cas portant sur le suivi de la situation de l’ours noir au Parc national de la Mauricie (PNLM) a été utilisée pour illustrer l’approche de l’APC et mettre en lumière les points forts et les points faibles du programme de surveillance. L’intégrité écologique d’un parc national géré par l’APC est évaluée à l’aide d’indicateurs constitués d’une série de mesures portant sur l’état des principaux écosystèmes. L’interprétation des résultats s’appuie sur des seuils établis à partir de conditions de référence. Les résultats sont présentés dans un abrégé technique, dont la forme s’inspire de celle des articles scientifiques. La situation de la population d’ours noir du PNLM a été évaluée à partir des statistiques de récolte sportive et de l’abondance des vieux peuplements de feuillus tolérants en périphérie du parc. L’état d’intégrité de cette mesure a été jugé « BON » avec une tendance « EN DÉCLIN ». Le cas de l’ours noir au PNLM illustre à quel point le maintien de l’intégrité d’un parc peut être influencé par les activités humaines effectuées en périphérie. La mise en place de zone-tampon autour des parcs permettrait de faciliter l’atteinte des objectifs de conservation dans un tel contexte. Finalement, l’évaluation de l’état d’intégrité pourrait être améliorée en pondérant en fonction de la qualité de l’information contenue dans les mesures. Cette pondération pourrait s’inspirer notamment de méthode d’évaluation de la puissance écologique mise au point par Parcs Québec

Aspects liés à la résolution des ambiguïtés de phase dans le positionnement ponctuel de précision (PPP) par GPS

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008.Le positionnement ponctuel de précision (PPP) par satellites GPS requiert encore une longue période d’observations pour atteindre une précision centimétrique, car la résolution des ambiguïtés de phase en mode absolu est contrainte par la présence d’erreurs non modélisées et de biais de phase au récepteur et aux satellites. Afin de mieux comprendre le contexte lié à la résolution des ambiguïtés de phase dans le PPP, un bilan d’erreurs affectant les observations de phase a d’abord été effectué pour évaluer les possibilités de fixer les ambiguïtés à l’entier adéquat. Puis, une approche utilisant un simulateur de signaux GPS a été proposée pour le calibrage des biais de phase d’un récepteur GPS, mais les biais estimés subissent, entre autres, l’influence des biais de code non modélisés et des effets thermiques du récepteur. Finalement, des modifications ont été apportées à la méthodologie actuelle du calibrage des biais de phase des satellites afin d’améliorer la cohérence des biais estimés avec le mod`ele fonctionnel du PPP. Des erreurs non modélisées se propagent toutefois dans les résultats obtenus et, à cet effet, des pistes d’améliorations sont suggérées. Le calibrage des biais de phase est certainement un élément essentiel à l’obtention instantanée d’une précision centimétrique en mode absolu.GPS Precise Point Positioning (PPP) still requires long observation sessions in order to achieve cm-level accuracy because ambiguity resolution in point positioning is affected by unmodeled errors and by the presence of receiver and satellite phase biases. In order to gain a better understanding of ambiguity resolution in PPP, an error budget has been made to assess the possibilities of accurate ambiguity fixing. Then, an approach using a GPS simulator has been proposed to calibrate receiver phase biases, and the results show evidence of unmodeled code biases and thermal effects in the receiver. Finally, modifications to the actual calibration methods of satellite phase biases have been suggested to improve compatibility with PPP’s functional model. Residual errors still affect the estimated values and suggestions are made to improve the proposed methodology. The calibration of phase biases is an important issue in achieving instantaneous cm-level point positioning

La surveillance, un moyen pour maintenir et améliorer l'intégrité écologique des parcs nationaux: étude de cas avec l'ours noir au parc national du Canada de la Mauricie

L’un des mandats des parcs nationaux est de permettre l’utilisation des milieux naturels par la génération actuelle, et ce sans compromettre l’état de ces milieux pour les générations futures. La réalisation de ce mandat s’appuie sur le concept de l’intégrité écologique. Selon ce concept, un écosystème est jugé intègre si les composantes vivantes et non vivantes de celui-ci évoluent de manière naturelle, à l’abri d’interférences humaines significatives. Différents organisations s’occupant de la gestion des parcs nationaux ont élaboré un programme de surveillance de l’intégrité écologique pour les aider à rencontrer leurs objectifs de conservation. L’essai porte sur une analyse critique des méthodes et outils employés par l’Agence Parcs Canada (APC) dans son programme de surveillance. L’approche de ce programme a été comparée à celle de deux autres organisations, soit Parcs Québec et le National Park Service des États-Unis. Une étude de cas portant sur le suivi de la situation de l’ours noir au Parc national de la Mauricie (PNLM) a été utilisée pour illustrer l’approche de l’APC et mettre en lumière les points forts et les points faibles du programme de surveillance. L’intégrité écologique d’un parc national géré par l’APC est évaluée à l’aide d’indicateurs constitués d’une série de mesures portant sur l’état des principaux écosystèmes. L’interprétation des résultats s’appuie sur des seuils établis à partir de conditions de référence. Les résultats sont présentés dans un abrégé technique, dont la forme s’inspire de celle des articles scientifiques. La situation de la population d’ours noir du PNLM a été évaluée à partir des statistiques de récolte sportive et de l’abondance des vieux peuplements de feuillus tolérants en périphérie du parc. L’état d’intégrité de cette mesure a été jugé « BON » avec une tendance « EN DÉCLIN ». Le cas de l’ours noir au PNLM illustre à quel point le maintien de l’intégrité d’un parc peut être influencé par les activités humaines effectuées en périphérie. La mise en place de zone-tampon autour des parcs permettrait de faciliter l’atteinte des objectifs de conservation dans un tel contexte. Finalement, l’évaluation de l’état d’intégrité pourrait être améliorée en pondérant en fonction de la qualité de l’information contenue dans les mesures. Cette pondération pourrait s’inspirer notamment de méthode d’évaluation de la puissance écologique mise au point par Parcs Québec

Wide-Area Grid-Based Slant Ionospheric Delay Corrections for Precise Point Positioning

Introducing ionospheric information into a precise point positioning (PPP) solution enables faster ambiguity resolution and significantly improves positioning accuracy. To compute such corrections over wide areas, sparse networks with potentially irregular station distributions are often used. This aspect brings a new level of complexity as ionospheric corrections should be weighted appropriately in the PPP filter. This paper presents a possible implementation of grid-based wide-area slant ionospheric delay corrections, with a focus on the reported uncertainties. A balance is obtained between obtaining corrections with formal errors small enough to enable fast convergence, while large enough to overbound most errors. Based on least-squares collocation, the method uses satellite-specific variograms based on the 99th percentile values in each distance bin. Tested in southern Canada over a 53-week period in 2020, ionospheric grids allowed dual-frequency receivers to obtain around 5 cm accuracy in each horizontal component within 5 min of static data collection. For single-frequency solutions using data from geodetic receivers, positioning errors were reduced by over 60% for both static and kinematic processing

Kinematic Zenith Tropospheric Delay Estimation with GNSS PPP in Mountainous Areas

The use of global navigation satellite systems (GNSS) precise point positioning (PPP) to estimate zenith tropospheric delay (ZTD) profiles in kinematic vehicular mode in mountainous areas is investigated. Car-mounted multi-constellation GNSS receivers are employed. The Natural Resources Canada Canadian Spatial Reference System PPP (CSRS-PPP) online service that currently processes dual-frequency global positioning system (GPS) and Global’naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS) measurements and is now capable of GPS integer ambiguity resolution is used. An offline version that can process the above and Galileo measurements simultaneously, including Galileo integer ambiguity resolution is also tested to evaluate the advantage of three constellations. A multi-day static data set observed under open sky is first tested to determine performance under ideal conditions. Two long road profile tests conducted in kinematic mode are then analyzed to assess the capability of the approach. The challenges of ZTD kinematic profiling are numerous, namely shorter data sets, signal shading due to topography and forests of conifers along roads, and frequent losses of phase lock requiring numerous but not always successful integer ambiguity re-initialization. ZTD profiles are therefore often only available with float ambiguities, reducing system observability. Occasional total interruption of measurement availability results in profile discontinuities. CSRS-PPP outputs separately the zenith hydrostatic or dry delay (ZHD) and water vapour content or zenith wet delay (ZWD). The two delays are analyzed separately, with emphasis on the more unpredictable and highly variable ZWD, especially in mountainous areas. The estimated delays are compared with the Vienna Mapping Function 1 (VMF1), which proves to be highly effective to model the large-scale profile variations in the Canadian Rockies, the main contribution of GNSS PPP being the estimation of higher frequency ZWD components. Of the many conclusions drawn from the field experiments, it is estimated that kinematic profiles are generally determined with accuracy of 10 to 20 mm, depending on the signal harshness of the environment

On the interoperability of IGS products for precise positioning with ambiguity resolution

Techniques enabling precise point positioning with ambiguity resolution (PPP-AR) were developed over a decade ago. Several analysis centers of the International GNSS Service (IGS) have implemented such strategies into their software packages and are generating (experimental) PPP-AR products including satellite clock and bias corrections. While the IGS combines individual orbit and clock products as standard to provide a more reliable solution, interoperability of these new PPP-AR products must be confirmed before they can be combined. As a first step, all products are transformed into a common observable-specific representation of biases. It is then confirmed that consistency is only ensured by considering both clock and bias products simultaneously. As a consequence, the satellite clock combination process currently used by the IGS must be revisited to consider not only clocks but also biases. A combination of PPP-AR products from six analysis centers over a one-week period is successfully achieved, showing that alignment of phase clocks can be achieved with millimeter precision thanks to the integer properties of the clocks. In the positioning domain, PPP-AR solutions for all products show improved longitude estimates of daily static positions by nearly 60% over float solutions. The combined products generally provide equivalent or better results than individual analysis center contributions, for both static and kinematic solutions