Analysis of the Saastamoinen tropospheric delay model and its contribution to GPS positioning performance

Satelitski navigacijski sustavi značajno su napredovali u zadnjih nekoliko desetljeća, a određivanje vlastitog položaja na Zemlji nikada nije bilo lakše. Uz prve satelitske navigacijske sustave poput GPS i GLONASS sustava, danas postoji već niz drugih globalnih i regionalnih satelitskih navigacijskih sustava (GALILEO, BeiDou, IRNSS, NavIC, QZSS). Unatoč tome, GPS sustav je i dalje jedan od najrazvijenijih i najkorištenijih satelitskih navigacijskih sustava. Iako je GPS sustav u razvoju već od 1970-ih godina, i dalje postoje određeni nedostatci tog sustava koji utječu na točnost dobivenog položaja. Jedan od nedostataka koji utječe na točnost dobivenog položaja putem GPS sustava je određivanje utjecaja troposfere na širenje satelitskog signala, odnosno određivanje iznosa troposferskog kašnjenja do kojeg dolazi uslijed prolaska GPS signala kroz troposferu. Troposfersko kašnjenje, iako manje po iznosu u odnosu na ionosfersko kašnjenje, može biti značajno tijekom nestabilnih meteoroloških uvjeta, odnosno kada dolazi do naglih promjena temperature zraka, relativne vlažnosti zraka te atmosferskog pritiska. Troposfersko kašnjenje ispravlja se pomoću različitih modela, a jedan od najpoznatijih modela je Saastamoinen model ispravke troposferskog kašnjenja. U ovom radu će se analizirati utjecaj Saastamoinen modela troposferskog kašnjenja na točnost određivanja položaja putem GPS sustava. Utjecaj Saastamoinen modela ispravke troposferskog kašnjenja analizirat će se tijekom stabilnih meteoroloških uvjeta te za vrijeme nestabilnih meteoroloških uvjeta. Stoga, zaključci koji će proizaći iz ovoga rada odnosit će se samo za navedene slučajeve. Analiza utjecaja troposferskog kašnjenja na točnost određivanja položaja pomoću satelitskih navigacijskih sustava napravljena je s ciljem povećanja svijesti o važnosti troposferskog kašnjenja, ali i nedostatcima postojećih modela na uklanjanje istog.In the last few decades, satellite navigation systems have advanced significantly and position determining on Earth has never been easier. Today, in addition to the first satellite navigation systems such as GPS and GLONASS, there are already a number of other global and regional satellite navigation systems (GALILEO, BeiDou, IRNSS, NavIC, QZSS). Nevertheless, the GPS system is still one of the most advanced and most widely used satellite navigation systems. Although the GPS system has been in development since the 1970s, there are still certain shortcomings of the system that affect the accuracy of the obtained position. One of such shortcomings is the impact of the troposphere on the propagation of the satellite signal, or to be more precise, calculating the tropospheric delay that occurs when the GPS signal passes through the troposphere. Even though the tropospheric delay is less significant than the ionospheric delay, it can get quite significant during unstable weather conditions, for example when there are sudden changes in the air temperature, relative humidity and atmospheric pressure. The tropospheric delay can be corrected by using various models, and one of such models is the Saastamoinen model. This master thesis will analyze the impact of the Saastamoinen model of the tropospheric delay correction on GPS performance and accuracy of the obtained position. The impact of the model will be analyzed during stable and unstable weather conditions. Therefore, all conclusions from this thesis will apply only to the abovementioned cases. The analysis of the impact of tropospheric delay on the accuracy of positioning using satellite navigation systems was made with the aim of raising awareness of the importance of the tropospheric delay, but also the shortcomings of existing models that calculate and correct the tropospheric delay