A critical requirement for safe autonomous driving is to have an accurate state estimate of thevehicle. One of the most ubiquitous yet reliable ways for this task is through the integrationof the onboard Inertial Navigation System (INS) and the Global Navigation Satellite System(GNSS). This integration can further be assisted through fusion of information from otheronboard sensors. On top of that, a ground vehicle enforces its own set of rules, through non-holonomic constraints, which along with other vehicle dynamics can aid the state estimation.In this project, a sequential probabilistic inference approach has been followed, that fusesthe high frequency, short term accurate INS estimates, with low frequency, drift free GPSobservations. The fusion of GPS and IMU has been sought through a modular asynchronousloosely coupled framework, capable of augmenting additional observation sources to facilitatethe state estimation and tracking process. Besides GPS and IMU, the applied strategy makesuse of wheel speed sensor measurements, nonholonomic constraints and online estimationof IMU sensor biases as well wheel speed scalling factor. Theses augmentations have beenshown to increase the robustness of the localization module, under periods of GPS outage.The Extended Kalman Filter (EKF) has seen extensive usage for such sensor fusion tasks,however, the performance can be limited due to the propagation of the covariance throughlinearization of the underlying non-linear model. The Unscented Kalman Filter (UKF) avoidsthe issue of linearization based on jacobians. Instead, it uses a carefully chosen set ofsample points in order to accurately map the probability distribution. Correspondingly, thesurrounding literature also indicates towards the UKF out performing EKF in such tasks.Therefore, the present thesis also seeks to evaluate these claims.The EKF and SRUKF (Square Root UKF) instances of the developed algorithm have beentested on real sensor logs, recorded from a Scania test vehicle. Under no GPS outage situation,the implemented localization algorithm performs within a position RMSE of 60cm.The robustness of the localization algorithm, to GPS outages, is evaluated by simulating0-90% lengths of GPS unavailability, during the estimation process. Additionally, to unfoldthe impact of parameters, the individual modules within the suggested framework wereisolated and analysed with respect to their contribution towards the algorithm’s localizationperformance.Out of all, the online estimation of IMU sensor biases proved to be critical for increasingthe robustness of the suggested localization algorithm to GPS shortage, especially for the EKF.In terms of the distinction, both the EKF and the SRUKF performed to similar capabilities,however, the UKF showed better results for higher levels of GPS cuts. / Ett kritiskt krav för säker autonom körning är att ha en korrekt tillståndsuppskattning avfordonet. Ett av de mest förekommande men ändå tillförlitliga sätten för denna uppgift ärgenom integrationen av det inbyggda tröghetsnavigationssystemet (INS) och med Satellitnavi-gation (GNSS). Denna integration kan ytterligare underlättas genom sammanslagning avinformation från andra sensorer ombord. Utöver det upprätthåller ett markfordon sin egenuppsättning regler, genom icke-holonomiska begränsningar, som tillsammans med annanfordonsdynamik kan hjälpa till vid tillståndsuppskattningen.I detta projekt har en sekventiell probabilistisk slutledning följts, som sammansmälterde högfrekventa, kortsiktiga exakta INS-uppskattningarna, med lågfrekventa, driftfria GPS-observationer. Sammanslagningen av GPS och IMU har sökts genom ett modulärt asynkrontlöst kopplat ramverk, som kan utökas med ytterligare observationskällor för att underlättatillståndsuppskattningen och spårningsprocessen. Förutom GPS och IMU använder dentillämpade strategin mätningar av hjulhastighetssensorer, icke-holonomiska begränsningaroch onlineuppskattning av IMU-sensorbias samt hjulhastighetsskalningsfaktor. Dessa tillägghar visat sig öka robustheten hos lokaliseringsmodulen under perioder utan GPS-signal.Extended Kalman Filter (EKF) har sett omfattande användning för sådana sensorfusionsup-pgifter, men prestandan kan begränsas på grund av spridningen av kovariansen genomlinearisering av den underliggande icke-linjära modellen. Unscented Kalman Filter (UKF)undviker frågan om linearisering baserad på jacobianer. Istället använder den en noggrantutvald uppsättning provpunkter för att korrekt kartlägga sannolikhetsfördelningen. På motsva-rande sätt indikerar den omgivande litteraturen också mot UKF att utföra EKF i sådanauppgifter. Därför försöker denna avhandling också utvärdera dessa påståenden.EKF- och SRUKF-instanserna (Square Root UKF) av den utvecklade algoritmen hartestats på sensorloggar, inspelade från ett Scania-testfordon. Utan GPS-avbrott presterar denimplementerade lokaliseringsalgoritmen inom en position RMSE på 60 cm.Robustheten hos lokaliseringsalgoritmen, vid GPS-avbrott, utvärderas genom att simulera0-90% längder av GPS-otillgänglighet under uppskattningsprocessen. Utöver det har deenskilda modulerna inom det föreslagna ramverket isolerats och analyserats med avseendepå deras bidrag till algoritmens lokaliseringsprestanda.Av allt visade sig onlineuppskattningen av IMU-sensorbiaser vara avgörande för att ökarobustheten hos den föreslagna lokaliseringsalgoritmen mot GPS-brist, särskilt för EKF. Närdet gäller distinktionen presterade både EKF och SRUKF med liknande förmåga, men UKFvisade bättre resultat vid längre perioder utan GPS-signal.

<p dir="ltr">In Global Navigation Satellite Systems Reflectometry (GNSS-R) a critical theme is in un-<br>derstanding and delving into determining specular points, and how to optimize its solutions.<br>The implications are significant for soil moisture, Snow Water Equivalent (SWE), water stor-<br>age, and climate dynamics. For instance, the Signals of Opportunity in P-Band Investigation<br>(SNOOPI) will utilize observations in reference to the specular point to evaluate measurements<br>that could be used to determine water content, soil moisture, and SWE. The focus of this<br>study is presenting and evaluating two prominent methods for determining specular points:<br>the Minimum Path Delay (MPL) and the Unit Difference (UD). Specular point determin-<br>nation presents various challenges which include: surface roughness, temporal and spatial<br>variability, and multipath effects. All of these earth’s surface characteristics pose a challenge<br>for scientists and engineers who wish to collect terrestrial parameters. The analysis in this<br>study offers a comparative approach focusing on data from the simulator for the CubeSat<br>SNOOPI mission is to evaluate specular point determination accuracy as well as offer a real-<br>world application to determine the efficacy of the two methods. Through this evaluation,<br>the researcher aims to improve specular point determination techniques used in the GNSS-R<br>community and offer insights into future techniques and how they can support each other<br>for more precise results.<br></p>

This study aims at increasing the amount of data available on recent past Swedish glacier front variations, at improving the knowledge on the present behavior of these glaciers, and at contributing to the defnition of the guideline for future of glacier front observations in Sweden. To do so, the study proposes Sentinel-2 based yearly front variation measurements for 22 Swedish glaciers between 2015 and 2022, calculated based on the multicentreline approach of the MaQiT tool. It also assesses the uncertainty of Sentinel-2 based mapping by comparing it to 0.48 m spatial resolution aerial imagery based mapping and to field based mapping conducted on four northern Sweden glaciers during the end of the summer 2022: Kaskasatj SE, Kebnepakteglaciären, Mårmaglaciären, and Storglaciären. The fieldwork included handheld GNSS, UAV photogrammetry, and total station survey in order to compare the three methods in the mapping of glacier fronts. This study also compares the measured glaciers front variations to climatic factors and glaciers boundary conditions. The resulting glacier front variations in Sweden between 2015 and 2022, averaged over all glaciers studied, is −10.28 m yr−1. Small glaciers retreated on average 0.51 % of their length per year, while large glaciers retreated on average 0.35 % per year. This study highlights the importance of recording yearly front positions of a large amount of glaciers, and therefore encourages for the future the use of satellite imagery to observe all Swedish glaciers fronts on a yearly basis. It also supports the conduction of regular UAV photogrammetry surveys to provide high resolution mapping of a sample of glacier fronts chosen for their vicinity with the Tarfala Research Station, the Swedish field centre for glaciological and alpine research.

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

[ES] El vapor de agua es la llave del ciclo hidrológico, del balance energético atmosférico y el principal gas natural de efecto invernadero. Su estudio, es, por tanto, esencial para entender la dinámica climática y para la previsión de fenómenos meteorológicos. El uso de las observaciones GNSS para obtenerlo, contribuye de forma notable a su estudio, dada su alta resolución espacial y temporal. Para que se pueda obtener el vapor de agua a partir de observaciones GNSS, estas deben procesarse de un modo que asegure una alta precisión en la obtención de la componente troposférica. En esta tesis, se muestra una estrategia de cálculo con el programa científico Bernese 5.2, basado en Dobles Diferencias de fase, y detallada con sus diferentes opciones. Esa estrategia se aplicó sobre un conjunto de estaciones GNSS situadas desde la ciudad de Vigo, hasta la ciudad francesa de Brest con un total de nueve estaciones principales, a las que se sumaron otras 8 para el diseño de la red de procesamiento. La estrategia fue validada con los productos oficiales de referencia, EPN REPRO2, con las 13 estaciones comunes entre la red de procesamiento y la red EUREF, obteniendo un valor de error medio cuadrático de aproximadamente 3 milímetros. Después se procedió al cálculo del vapor de agua precipitable, con el uso del modelo GPT3 completando cuatro años de datos. Para la validación de estas series de vapor de agua se usaron observaciones de radiosonda, de dos estaciones, situadas cerca de la estación de GNSS de A Coruña y de Santander. La comparación del vapor de agua, arrojó valores máximos de error medio cuadrático de 3 milímetros. Con las series de vapor de agua, se procedió al estudio de su caracterización espacial y temporal. Se constató la disminución del vapor de agua al ascender en la latitud. Así mismo, se observó en la variación temporal una componente anual mucho más significativa que la semianual, así como una distribución claramente estacional del vapor de agua, con valores en la estación de verano muy superiores a la estación de invierno. Las anomalías diarias mostraron ciertas similitudes, con un valor mínimo en la noche, ascendiendo hacia un pico o valor máximo, generalmente en la tarde. Su comportamiento también se mostró claramente estacional, con una variación mucho más significativa y de mayor amplitud en el verano que en el invierno. La serie de vapor de agua de la ciudad de A Coruña, junto con los datos de una estación meteorológica, se aplicaron al estudio de su relación con otras variables atmosféricas. En el caso de la temperatura y el vapor de agua, el estudio mostró una fuerte correlación. Sin embargo, el estudio de la relación entre el vapor de agua y precipitación no mostró ninguna relación entre ambas. Además, la serie de vapor de agua permitió estudiar el índice de Eficiencia de Precipitación, encontrándose una baja efectividad de los mecanismos que producen la precipitación más acusada en verano que en invierno, a pesar del nivel alto de vapor de agua en la estación estival. Además, se estudiaron nueve episodios de lluvia de diferentes estaciones climáticas, estudiando la evolución temporal del vapor de agua antes, durante y después del fenómeno. Esto permitió observar un patrón de comportamiento similar con un claro aumento del vapor de agua antes del comienzo de la lluvia y un fuerte descenso posterior, que fue parametrizado en forma de diferentes indicadores, en los que, de nuevo, se constató una fuerte componente estacional. Además, se pudo observar un comportamiento más significativo en la ventana de 12 horas previas a los episodios de lluvia. / [CA] El vapor d'aigua és la clau del cicle hidrològic, del balanç energètic atmosfèric i el principal gas natural d'efecte d'hivernacle. El seu estudi, és, per tant, essencial per a entendre la dinàmica climàtica i per a la previsió de fenòmens meteorològics. L'ús de les observacions GNSS per a obtindre'l, contribuïx de manera notable al seu estudi, donada la seua alta resolució espacial i temporal. Perquè es puga obtindre el vapor d'aigua a partir d'observacions GNSS, estes han de processar-se d'un mode que assegure una alta precisió en l'obtenció de la component troposfèrica. En esta tesi, es mostra una estratègia de càlcul amb el programa científic Bernese 5.2, basat en Dobles Diferències de fase, i detallada amb les seues diferents opcions. Eixa estratègia es va aplicar sobre un conjunt d'estacions GNSS situades des de la ciutat de Vigo, fins a la ciutat francesa de Brest amb un total de nou estacions principals, a les quals es van sumar altres 8 per al disseny de la xarxa de processament. L'estratègia va ser validada amb els productes oficials de referència, EPN REPRO2, amb les 13 estacions comunes entre la xarxa de processament i la xarxa EUREF, obtenint un valor d'error mig quadràtic d'aproximadament 3 mil·límetres. Després es va procedir al càlcul del vapor d'aigua precipitable, amb l'ús del model GPT3 completant quatre anys de dades. Per a la validació d'estes sèries de vapor d'aigua es van usar observacions de radiosonda, de dos estacions, situades prop de l'estació de GNSS de la Corunya i de Santander. La comparació del vapor d'aigua, va llançar valors màxims d'error mig quadràtic de 3 mil·límetres. Amb les sèries de vapor d'aigua, es va procedir a l'estudi de la seua caracterització espacial i temporal. Es va constatar la disminució del vapor d'aigua en ascendir en la latitud. Així mateix, es va observar en la variació temporal una component anual molt més significativa que la semianual, així com una distribució clarament estacional del vapor d'aigua, amb valors en l'estació d'estiu molt superiors a l'estació d'hivern. Les anomalies diàries van mostrar unes certes similituds, amb un valor mínim en la nit, ascendint cap a un pic o valor màxim, generalment en la vesprada. El seu comportament també es va mostrar clarament estacional, amb una variació molt més significativa i de major amplitud en l'estiu que en l'hivern. La sèrie de vapor d'aigua de la ciutat de la Corunya, juntament amb les dades d'una estació meteorològica, es van aplicar a l'estudi de la seua relació amb altres variables atmosfèriques. En el cas de la temperatura i el vapor d'aigua, l'estudi va mostrar una forta correlació. No obstant això , l'estudi de la relació entre el vapor d'aigua i precipitació no va mostrar cap relació entre ambdues. A més, la sèrie de vapor d'aigua va permetre estudiar l'índex d'Eficiència de Precipitació, trobant-se una baixa efectivitat dels mecanismes que produïxen la precipitació més acusada a l'estiu que a l'hivern, malgrat el nivell alt de vapor d'aigua en l'estació estival. A més, es van estudiar nou episodis de pluja de diferents estacions climàtiques, estudiant l'evolució temporal del vapor d'aigua abans, durant i després del fenomen. Això va permetre observar un patró de comportament similar amb un clar augment del vapor d'aigua abans del començament de la pluja i un fort descens posterior, que va ser parametritzat en forma de diferents indicadors, en els quals, de nou, es va constatar una forta component estacional. A més, es va poder observar un comportament més significatiu en la finestra de 12 hores prèvies als episodis de pluja. / [EN] Water vapour is the key of the hydrological cycle and the atmospheric energy balance and the most important natural greenhouse gas. Its study is therefore essential for understanding climate dynamics and for forecasting meteorological phenomena. The use of GNSS observations to obtain it contributes significantly to its study, given its high spatial and temporal resolution. In order to obtain water vapour from GNSS observations, these must be processed in a way that ensures high accuracy in obtaining the tropospheric component. In this thesis, a calculation strategy with the scientific programme Bernese 5.2, based on Double Phase Differences, is shown, and detailed with its different options. This strategy was applied on a set of GNSS stations located from the Spanish city of Vigo to the French city of Brest with a total of nine main stations, to which another 8 were added for the design of the Double Difference processing network. The strategy was validated with the official reference products, EPN REPRO2, with the 13 common stations between the processing network and the EUREF network, obtaining a mean square error value of approximately 3 millimetres. Then, four years series of precipitable water vapour was calculated, using the GPT3 model. For the validation of these water vapour series, radiosonde observations from two stations, located near the GNSS station of A Coruña and Santander were used. The comparison between both sets of water vapour information was performed yielding maximum values of mean square error of 3 millimetres. Using the water vapour series, the spatial and temporal characterisation of water vapour in the working area was studied. It was then possible to observe the decrease in water vapour with increasing latitude. Likewise, a much more significant annual component than the semi-annual one was observed in the temporal variation, as well as a clearly seasonal distribution of water vapour in the whole working area, with values in the summer season much higher than in the winter season. The daily anomalies showed some similarities, showing in general a minimum value at night, rising towards a peak or maximum value in the afternoon. Their behaviour was also clearly seasonal, with a much more significant variation and greater amplitude in the summer than in the winter. The water vapour series of the city of A Coruña, together with data from a meteorological station, were applied to the study of their relationship with other atmospheric variables. In the case of temperature and water vapour, the study showed a strong correlation. However, the study of the relationship between water vapour and precipitation showed no relationship between the two. In addition, the water vapour series allowed the study of the Precipitation Efficiency index, finding a low effectiveness of the mechanisms that produce precipitation more pronounced in summer than in winter, despite the high level of water vapour in the summer season. Finally, nine rainfall events were studied in different climatic seasons, studying the temporal evolution of water vapour before, during and after the event. This allowed a similar pattern of behaviour to be observed, with a clear increase in water vapour before the onset of the rain and a sharp decrease afterwards, which was parameterised in the form of different indicators, in which, once again, a strong seasonal component was observed. In addition, a more significant behaviour was observed in the 12-hour window prior to rainfall events. / Perdiguer López, R. (2024). Estrategia de cálculo del vapor de agua a partir de las observaciones GNSS para su caracterización y aplicación climática [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/205795

An increasing number of GPS applications require a high level of accuracy. To reduce the error contributed by the GPS ephemerides, an accurate modeling of the forces acting on GPS satellites is necessary. These forces can be categorized into gravitational and non-gravitational forces. The non-gravitational forces are a significant contribution to the total force on a GPS satellite but they are still not fully understood whereas the gravitational forces are well modeled. This study focuses on two non-gravitational forces: Solar Radiation Pressure (SRP) and the y-bias force. Different SRP models are available in the University of Texas Multi-Satellite Orbit Determination Program (MSODP). The recently developed University College London model was implemented for the purpose of this study. Several techniques to compute parameters associated with SRP models and the y-bias force during an orbit prediction were examined. Using the International GNSS Service (IGS) precise ephemerides as a reference, five different models were compared in the study. Satellite Laser Ranging (SLR) residuals were also studied to validate the approach. Results showed that the analytical UCL model performed as well as a purely empirical model such as the Extended CODE model. This is important since analytical models attempt to represent the physical phenomena and thus might be better suited to separate SRP from other forces. The y-bias force was then shown to have a once per revolution effect. The time evolution of the y-bias was found to be dependent on the SRP model used, the satellite Block type, the orbital plane, and the attitude of the satellite which suggests that estimates of y-bias contain errors from other sources, particularly the SRP models. The dependency of the y-bias evolution on the orbital plane suggests that the orientation of the plane towards the Sun is important. / text

Grâce aux progrès réalisés ces dernières années dans la conception de réseaux intelligents, tels que les réseaux centrés sur la personne (WBAN) ou les réseaux sans fils de proximité (WPAN), de nouveaux types d'applications émergent et utilisent des capteurs d'informations capables de relever les paramètres physiologiques, environnementaux et plus particulièrement le positionnement des personnes. Dans ce cadre, nous nous sommes attachés dans ce travail de recherche à la conception et la réalisation d'antennes en polarisation circulaire pouvant être intégrées dans des vêtements, pour les standards de géolocalisation européen Galiléo et Américain GPS. Nous avons utilisé pour ces antennes des structures métamatériaux de type conducteurs magnétiques artificiels, afin d'augmenter les performances en rayonnement et pour diminuer le couplage avec et le corps humain. Une autre voie explorée est l'utilisation d'antennes patchs qui sont de nature faible encombrement. La bande de fréquence du standard de communications par satellite Iridium étant très proche du standard de géolocalisation GPS, nous avons trouvé intéressant de développer une solution de type patch couvrant les deux bandes GPS (1,575 GHz) et Iridium (1,621 GHz). L'antenne devant être intégrée sur une boite crânienne, les niveaux de débit d'absorption spécifique et les modifications du rayonnement sous conformation de l'antenne ont également été étudiés. L'évolution de ce travail a été ensuite d'étudier le comportement de cette antenne posée sur le dessus d'un casque militaire français. Les performances en rayonnement ont été satisfaisantes et ont montré la possibilité d'une telle application.