I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   2 A p r il   20 25 ,   p p .   1 7 2 0 ~ 1 7 3 4   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 2 . pp 1 7 2 0 - 1 7 3 4           1720       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Experime ntal st u dy  of per forma nce and pro toty pe  of ellip tical  a ltit ude  dete ction  ba sed o n glo ba l nav ig a tion sa tellit e sy stem       Dwi  Aj i Zu lf ik a r 1 ,   Yo y o k Nurk a ry a 1 ,   J o ha Set iy a di 1 ,   E nd ro   Sig it   K urnia wa n 1 ,   Ca rudin 2 ,   S uh a di 2, 3   1 H y d r o   O c e a n o g r a p h y   S t u d y   P r o g r a m ,   N a v a l   o f   Te c h n o l o g y   H i g h   S c h o o l ,   J a k a r t a ,   I n d o n e si a   2 D e p a r t me n t   o f   I n f o r mat i c s   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   I n f o r ma t i o n   T e c h n o l o g y   a n d   D i g i t a l ,   B a n i   S a l e h   U n i v e r s i t y ,   B e k a s i ,   I n d o n e s i a   3 M i n i st r y   o f   M a r i n e   A f f a i r s a n d   F i s h e r i e R e p u b l i c   o f   I n d o n e s i a ,   Ja k a r t a ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   1 6 ,   2 0 2 4   R ev is ed   No v   1 1 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   No v   2 0 ,   2 0 2 4       G lo b a n a v i g a ti o n   sa telli te   sy ste m   (G NSS is  a   m u lt i - sa telli te - b a se d   n a v ig a ti o n   s y ste m ,   in   th e   G N S S   p o si ti o n in g   p r o c e ss   in v o l v e se v e ra l   n a v ig a ti o n   sa telli tes   su c h   a g lo b a p o si ti o n in g   sy ste m   (G P S wh ich   is  a   n a v ig a ti o n   sy ste m   to   b ri n g   u p   m o re   o b se rv a ti o n   d a ta  so   t h a it   is  v e ry   u se fu l   wh e n   d e term in in g   t h e   d e sire d   p a ra m e ters   in   a   re a l - ti m e   d a ta  p ro c e ss in g .   I n   th e   re se a rc h ,   a n   e x p e rime n tal  st u d y   is  u se d   t o   d e term in e   la n d   s u b sid e n c e   wh ich   is  o n e   o t h e   v e rti c a l   d e fo rm a ti o n o t h e   e a rth ' c ru st  a a   c o n se q u e n c e   o c ru sta l   d y n a m ics .   Th e   re su lt   o t h e   a n a l y sis  is  ra p o sit io n   d a ta  with   t h e   a v e ra g e   m e th o d   o f   d e tec ti n g   th e   h e i g h t   o t h e   e ll ip s o id   i n   t h e   XY lo c a ti o n   a re a .   Da ta  c o l lec ti o n   is d o n e   b y   o b se rv a ti o n   u sin g   t h e   a b so lu te  m e th o d   fo r   o n e   h o u f o p o sit io n   a n d   fift e e n   d a y s   o f   o b se rv a ti o n   f o h e ig h t.   Wh il e   t h e   e q u ip m e n u se d   is  u - b lo x   Ne o - 7 M ,   M CU  T TL   RS - 4 8 5   m o d u le,   ES P 3 2 - S   De v   Kit   V1   m o d u le,  m e m o ry   c a rd   m o d u le   a n d   re a t ime   c lo c k   (RTC).   T h e   re su lt o t h e   o b se rv a ti o n   v a li d a ti o n   a n a ly sis  a re   i)  G P S - Eas ti n g   1 . 0 9   m   a n d   N o rth in g   1 . 0 8   m ,   G P S - 2   Eas ti n g   1 . 1 9   m   a n d   No rth i n g   1 . 3 2   m ,   G P S - 3   Eas ti n g   0 . 5 4   m   a n d   N o rth in g   0 . 6 4   m   w h il e   G P S - AV G   G P S   Eas ti n g   0 . 5 6   m   a n d   No rt h in g   o 0 . 6 4   m ,   ii T h e   re su lt o f   t h e   G P S - e ll ip so i d   h e ig h a n a ly sis  a re   3 . 7 6   m ,   G P S - 2   4 . 2 8   m ,   G P S - 3   o 3 . 6 9   m ,   a n d   ii i)  G P S   AV G   o 3 . 0 1   m .   K ey w o r d s :   Av er ag e   Glo b al  n av ig atio n   s atellite  s y s tem   Me d ian   Mic r o co n tr o ller   Mo d e   Stan d ar d   d e v iatio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Su h ad i   Dep ar tm en t o f   I n f o r m atics E n g in ee r in g ,   Facu lty   o f   I n f o r m at io n   T ec h n o lo g y   an d   Dig ital,   B an i Sale h   Un iv er s ity   J l.  Ma d m u in ,   No .   6 8   B ek asi T im u r ,   W est J av a,   1 7 1 1 3 ,   I n d o n esia   E m ail:  h ad im s 7 1 n d l@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     L an d   s u b s id en ce   is   o n o f   th v er tical  d ef o r m atio n s   o f   th ea r th ' s   cr u s as  co n s eq u en ce   o f   cr u s tal  d y n am ics,  s u b s id en ce   ch a n g e s   th v er tical  p o s itio n   ( elev atio n )   o f   g r o u n d   co n tr o p o in ts   as  r ef er en ce   p o in ts   f o r   all   en g i n ee r in g   wo r k s   an d   also   af f e cts  th s tr u ct u r o f   all  in f r astru ctu r e   in   o th e r   r ela ted   ac tiv ities   in   t h ar ea ,   lan d   s u b s id en ce   is   m ajo r   p r o b lem   f ac ed   b y   s ev er al  lar g cities  [ 1 ] .   Ob s er v atio n   o f   lan d   s u b s id en ce   is   n ee d ed   t o   s ee   tr en d s   in   g e o m etr ic  p atter n s   an d   p h y s ical  p atter n s   th at  o cc u r ,   o n e   o f   th em   is   th g lo b al  n av ig atio n   s atellite  s y s tem   ( GNSS)  s u r v ey   wh ich   is   m eth o d   o f   d eter m in in g   p o i n co o r d i n ates  u s in g   s atellite  tech n o lo g y   co m m o n ly   u s ed   in   GNSS  s u r v ey s ,   n am ely   t h g lo b al   p o s itio n in g   s y s tem   ( GPS).   GPS  was  d ev elo p e d   b y   th Un ited   States   Dep ar tm en o f   Def en s e,   ap ar f r o m   GPS  p o s itio n in g   with   GNSS  ar e   GL ONASS  m ad b y   R u s s ia,   GAL I L E m a d b y   E u r o p e,   an d   C OM PASS   m ad b y   C h in [ 2 ] T h e   d ev elo p m e n o f   n atio n al  b asic  f r am ewo r k   s y s tem   th at  u tili ze s   G PS   i s   co n tin u o u s ly   o p er atin g   r ef e r en ce   s tatio n   ( C O R S).   GN SS   C O R its e lf   is   co n n ec ted   to   web   s er v er   to   f ac ilit ate  th d ata   r etr iev al  p r o ce s s ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E xp erimen ta l stu d o f p erfo r ma n ce   a n d   p r o to typ e   o f e llip tica l a ltit u d d etec tio n     ( Dw i A ji  Zu lfika r )   1721   GNSS  C OR is   an   ac tiv g eo d etic  f r am n et  in   th e   f o r m   o f   p er m an e n s tatio n   ( b ase  s tatio n )   eq u i p p ed   with   r ec eiv er   an d   ca n   r ec eiv e   s ig n als  f r o m   GNSS  s atellites  th at  o p er ate   co n tin u o u s ly   ev er y   d ay   [ 3 ] T h c o r e   o f   th tech n o lo g y   lies   in   n et wo r k   o f   s atellites  th at  co n tin u o u s ly   em it   s ig n als  co n tain i n g   p r ec is tim e   an d   p o s itio n   in f o r m atio n ,   r ec eiv e r s   th at  ar u s u ally   in teg r ate d   in to   d ev ices  s u ch   as  s m ar p h o n es  o r   v eh icle  tr ac k in g   s y s tem s ,   p ick   u p   th es s ig n als an d   u s tr ilater atio n   t ec h n iq u es to   d eter m in th e   ex ac t lo ca tio n .   T h u s o f   GNSS  as  p o s iti o n in g   m eth o d   h as  b ee n   wid el y   u tili ze d ,   o n o f   wh ich   is   u s ed   f o r   th e   o b s er v atio n   o f   lan d   m o v em e n t,  b asically   th u s o f   GNS f o r   lan d   m o v e m en is   d o n e   b y   d eter m in in g   th e   co o r d in ates   o f   m o n ito r in g   p o i n ts   ca r ef u lly   an d   p er io d ically .   B y   s tu d y i n g   ch an g es  in   th e   c o o r d in ates   o f   th ese  o b s er v atio n   p o in ts   co n tin u o u s ly   o v er   tim e,   th s p ee d   an d   d ir ec tio n   o f   m o v em en ca n   b d eter m in ed .   B y   k n o win g   th v el o city   an d   d ir e ctio n   o f   m o v e m en t,  an aly s is   an d   esti m atio n   o f   th s tr ain   ca n   b d o n [ 4 ] T h e   g r o wth   i n   th e   n u m b er   an d   ac ti v ities   o f   th e   p o p u latio n   is   v e r y   h ig h ,   ca u s in g   b u ilt - u p   ar ea s   i n clu d in g   in d u s tr ial,   tr ad e,   o f f ice,   an d   r esid en tial  ar ea s ,   wh ich   ar n ec ess ity   an d   m ea n s   o f   s u p p o r tin g   th ac tiv ities   o f   th p o p u latio n ,   th is   will  ca u s ch a n g es  in   th p h y s ical  co n d itio n   o f   th e n v ir o n m en a n d   if   n o t a b le  to   co n tr o o n e   o f   th e   p h y s ical  im p ac ts   t h at  will  b f ac e d   is   a   v e r y   s ig n if i ca n lan d   s u b s id en ce   [ 5 ] I n   t h is   s tu d y ,   th u s o f   k n o wled g g ain ed   f r o m   th GNSS  s y s tem   f o r   d etec tin g   t h h eig h o f   th ellip s o id   at  XYZ ,   as  well  as   th ef f o r ts   m ad ar ass em b lin g   p r o to ty p GNSS sy s tem   s im p l y   an d   it is   ex p ec ted   th at  th s t ep s   an d   p r o ce d u r es  ca r r ied   o u to   d e v elo p   an   e q u ip m en th at  will  later   b a p p l ied   to   s y s tem   in   th e   s u r v e y   ar ea   th at  r e q u ir es  p o s itio n   o b s er v atio n   with   m o r ac cu r ate  p o s itio n   r esu lts   an d   f ac ilit ate  p r o ce s s in g   in   d ata  m an ag em en s o   th at   it c an   b u s ed   to   an aly ze   t h n ee d s   o f   d ev elo p in g   f u tu r s u r v ey   ac tiv ities .   Pre v io u s   r esear ch   co n d u cted   by   Fed o r c h u k   [ 6 ]   was  to   c o m p ar e   th h eig h ts   o f   th e   g l o b al  g e o id   m o d els  E GM 0 8 ,   E I GE N - 6 C 4 ,   GE C O,   an d   XGM 2 0 1 9 b as ed   o n   th s ec to r   an aly s is   o b tain ed   r elativ to   th W GS8 4   an d   GR S8 0   ellip s o id s   to   im p lem en t   th GNSS  alig n m en m eth o d   in   th e   lo ca ar e a.   T h g lo b al   g eo id   m o d el  h eig h d eter m i n ed   f r o m   th W GS8 4   ellip s o id   s h o u l d   b r e d u ce d   b y   4 1   c m ,   th s p atial  an aly s is   o f   th e   g eo id   m o d el  h eig h t   in   th e   r el ativ s y s tem   f o r   th n o r th er n   r eg io n   s h o ws  th at   th s tan d a r d   d e v iatio n   o f   t h e   g eo id   m o d el  h eig h is   1 3 . 6   cm ,   an d   f o r   th s o u th er n   r eg io n   is   3 6 . 5   cm .   T h er r o r   o f   th g e o id   m o d el  h ei g h in   th r elativ s y s tem   is   esti m ate d   to   h av s tan d ar d   d e v iatio n   o f   2 . 9   cm   in   th n o r th er n   r e g io n   an d   2 . 3   cm   in   th s o u th er n   r eg i o n .   T h r o o m ea n s   s q u ar v alu es  o f   th in itial  er r o r s   o f   th E GM 0 8 ,   E I GE N - 6 C 4 ,   GE C O,   an d   XGM 2 0 1 9 m o d els  ar 8 . 6 ,   4 . 6 ,   4 . 4 ,   an d   3 . 8   cm ,   r esp ec tiv ely ,   an d   th eir   s tan d a r d   d ev iatio n   v alu es  ar e   2 . 0 ,   2 . 2 ,   3 . 2 ,   an d   2 . 4   c m .   T h is   p ap er   also   c o n d u cted   s ec to r al  an aly s is   o f   th g e o id   m o d el   er r o r   t o   co r r ec it  in   th ap p licatio n   o f   th GNSS  alig n m en m eth o d   with in   th s tu d y   ar ea .   T h s tan d a r d   d ev iatio n s   o f   th e   r esid u al  er r o r s   o f   th e   co r r ec ted   m o d el  h ei g h ts   ar e   1 . 8 ,   1 . 9 ,   2 . 5 ,   an d   2 . 0   cm   f o r   E GM 0 8 ,   E I GE N - 6 C 4 ,   GE C O,   an d   XGM 2 0 1 9 e,   r esp ec tiv ely .   T h m ea n   s q u a r r o o v alu es   o f   th ese  r esid u al  er r o r s   f o r   t h g eo id   m o d els  ar 1 . 9 ,   2 . 0 ,   2 . 5 ,   a n d   2 . 0   cm .   Pre v io u s   r esear ch   co n d u cted   b y   Ham za   et  a l.   [ 7 ]   th r esu lts   o f   th ze r o   b aselin es  te s s h o th at  th u - b lo x   m u lti - f r eq u e n cy   r ec eiv er ,   i.e . ,   Z E D - F9 P,  h as  lo n o is at  th s u b - m illi m eter   lev el.   T o   an aly ze   th e   im p ac o f   t h an ten n o n   th o b tain ed   co o r d in ates,  s h o r b aselin test   was  ap p lied .   B o th   u n ca lib r ated   an ten n as  test ed   ( T ally s m a n   T W 3 8 8 2   an d   s u r v ey )   s h o wed   s atis f ac to r y   p o s itio n in g   p er f o r m an ce .   T h T ally s m an   an ten n was  m o r e   ac cu r ate  in   h o r izo n tal   p o s itio n in g ,   an d   th e   d if f e r en ce   f r o m   th t r u v alu e   was   o n ly   0 . 1   m m w h ile  f o r   t h e   s u r v ey   an te n n a,   t h d if f e r e n ce   was  1 . 0   m m .   Fo r   th e   e llip s o id   h eig h t,  th d if f er en ce s   wer e   0 . 3   a n d   0 . 6   m m   f o r   th e   s u r v e y   an d   T ally s m an   an te n n as,  r esp ec tiv ely .   C o m p ar is o n   o f   lo w - co s r ec eiv er s   with   lo w - co s s u r v ey   ca lib r ated   an te n n as  an d   g eo d etic  in s tr u m en ts   p r o v ed   b etter   p er f o r m an ce   f o r   g eo d etic   in s tr u m en ts .   T h g eo d etic  GNSS  in s tr u m en t   is   m o r ac c u r ate  th a n   th e   lo w - c o s in s tr u m en t,  a n d   th p r ec is io n   o f   th co o r d i n ate  esti m atio n   o f   th g eo d etic  n etwo r k   is   also   g r ea ter .   L o w - co s GNSS   in s tr u m en ts   ar n o at  th s am lev el  as  g eo d etic  in s tr u m en ts h o wev er ,   co n s id er in g   th eir   co s t,  th ey   s h o ex ce llen t p er f o r m an ce   th at  is   q u ite  s u itab le  f o r   v ar io u s   g eo d etic  ap p licatio n s .   T h p u r p o s o f   th is   r esear ch   is   to   g et  a   GNSS  p r o t o ty p e   th at  ca n   p r o d u ce   r aw  c o o r d in a te  p o s itio n   d ata  with   th a v er ag e   m eth o d   o f   th r ee   GPS  an d   c o n n ec te d   a n d   u p d ated   au to m atica lly ,   f o r   p r ec is io n   ellip s o id   h eig h d etec tio n   an d   to   an aly ze   th p o licy   o f   a n   ar ea   t h at  h as  ce r tain   ellip s o id   co n t o u r s   as  an   o b ject.   T h is   r esear ch   is   v er y   im p o r tan t to   u s b ec au s GNNS  r ef er s   to   c o n s tellatio n   o f   s atellites th at  p r o v id p o s itio n in g ,   n av ig atio n   an d   tim in g   s er v ice s   in   r ea tim e.   GNS tech n o lo g y   also   as  an   in n o v atio n   in   th f ield   o f   tr ac k in g   d ev ices  o f f er s   m a n y   ad v a n tag es  th at  en c o u r ag e   ef f icien cy   a n d   s af ety   in   tr ac k in g ,   th d ev elo p m en t   o f   GNSS   en ab led   s atellites  is   n ee d ed   as  p r ec is e,   r eliab le,   an d   f l ex ib le  tr ac k in g   in   n av ig atin g   th co m p lex ity   o f   m o d er n   n etwo r k s .       2.   M E T H O D   I n   th e   r esear ch ,   an   a p p lied   r esear ch   ap p r o ac h   will  b ca r r ied   o u t,  n am ely   as  en g in ee r in g   r e s ea r ch   o n   th ap p licatio n   o f   s cien ce   in to   to o d esig n   to   o b tain   to o p er f o r m an ce   in   ac co r d a n ce   with   s p ec if ied   r eq u ir em e n ts   [ 8 ] .   T h e   d esig n   is   s y n th esis   o f   d esig n   ele m en ts   co m b in e d   with   s cien ti f ic  m eth o d s   in to   a   s y s tem   th at  m ee ts   ce r tain   s p ec if icatio n s   [ 9 ] T h r esear c h   d e s ig n   is   i )   d eter m in in g   th m ea s u r em en ac cu r ac y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 7 2 0 - 1 7 3 4   1722   s p ec if icatio n s   o f   th t o o in to   s ev er al  d esig n   alter n ativ es,  ii )   ch o o s in g   o n o f   th e   b est  d esig n   alter n ativ es  to   b ap p lied ,   an d   iii )   ass em b lin g   t h m o d u le,   n am ely   th an ten n b r ac k et,   t h m eth o d   o f   s en d in g   an d   r etr iev in g   d ata,   th u s o f   m ain   an d   s u p p o r tin g   m ater ials   an d   th lev el   o f   d ata  ac cu r ac y .   T h p r o to t y p d esig n   p r o d u ce s   GNSS sy s tem   th at  ca n   b u s ed   f o r   ellip s o id   h eig h d etec tio n   as sh o wn   in   Fig u r 1 .             Fig u r 1 .   GNSS satellit o r b its   an d   illu s tr atio n s   o f   ellip s o id ,   g eo id ,   a n d   to p o g r ap h ic  p o s itio n s       2 . 1 .   G l o ba na v ig a t io n sa t ell it s y s t em   GNSS  is   n av ig atio n   s y s tem   u s ed   to   d eter m in e   th p o s itio n   o n   th e   ea r th ' s   s u r f ac [ 1 0 ] ,   GNSS  is   a   tech n o lo g y   u s ed   to   d eter m i n th p o s itio n   o r   lo ca tio n   ( latitu d e,   lo n g itu d e,   an d   altitu d e )   an d   tim in   s cien tific   u n its   o n   ea r th   [ 1 1 ] .   Satellites   will tr an s m it h ig h - f r eq u en c y   r ad io   s ig n als co n tain in g   tim an d   p o s itio n   d ata  th at   ca n   b p ick ed   u p   b y   r ec eiv er s   th at  allo u s er s   to   k n o th lo ca tio n   an y wh er o n   t h e ar th ' s   s u r f ac [ 1 2 ] GNSS  s ig n als  o r ig in atin g   f r o m   s atellite s   tr av el  th r o u g h   th e   E ar th ' s   a tm o s p h er ic  lay er s ,   s o   th s atelli te  s ig n al s   ex p er ien ce   d elay s ,   th is   af f ec ts   th tim it  tak es  f o r   th s ig n al   f r o m   th s atellite  to   tr av el  to   th GNSS  r ec eiv er ,   wh ich   h as a   s lig h t e r r o r   in to   t h GNSS r ec eiv er ,   ca u s in g   an   e r r o r   in   th p o s itio n   m ea s u r em e n [ 1 3 ] .   T h f ir s ca u s o f   d elay   is   th at   th s ig n al  m u s tr av el  th r o u g h   th io n o s p h er wh ich   is   th o u ter   ed g e   o f   th atm o s p h er e .   T h atm o s p h er is   ex p o s ed   to   s o lar   r ad iatio n   wh ich   ca u s es  p ar ticles  t o   b ec o m p o s itiv ely   ch ar g ed .   T h is   lay er   o f   th at m o s p h er h as  th g r ea test   im p ac o n   p ass in g   elec tr o m a g n e tic  s ig n als  th at  h av e   r ad io   s ig n als  s en f r o m   s atellites.   T h in f lu en ce   o f   th e   io n o s p h er will  ad d   r elativ ely   lar g d elay   d ep e n d in g   o n   th lo ca tio n   o f   th r ec ei v er ,   th lo ca tio n   o f   th s atellite,   th tim o f   d ay ,   th ac tiv ity   o f   th s o lar   f lar e,   f r o m   th ese  f ac to r s   it  is   co n clu d ed   th at  th s atellite's  jo u r n ey ,   e x p er ien ce s   d elay   o f   u p   to   16  n ewto n   s ec o n d s     ( 1 6   NS) .   T h is   ca n   ca u s an   er r o r   o f   u p   to   5   m eter s   in   th p o s itio n   tak en   [ 1 4 ] .   T h s ec o n d   d elay   is   th s ig n al  f r o m   tr a v elin g   th r o u g h   t h tr o p o s p h er e,   th e   wea th er   p ar o f   th e   atm o s p h er e,   wh ich   in clu d es  c o n d itio n s   s u ch   as  clo u d s ,   r ain   an d   lig h tn in g .   T h is   ad d s   m u ch   s m aller   d elay   to   th s ig n al  o f   u p   t o   1 . 5   NS,  wh ich   ca n   in tr o d u ce   p o s itio n   er r o r s   o f   u p   to   0 . 5   m .   T h ese  d elay s   ar r an d o m   d elay s   th at  f lu ctu ate   s o   ea ch   in d iv i d u al  s atellite  s ig n al  d e lay   is   p o s itio n ed   in   a   d if f e r e n ar ea   ar o u n d   th e   wo r ld ,   s o   th s atellite  s ig n al  will  ex p er ien ce   d if f er en atm o s p h er ic  d is tu r b an ce s .   T h ti m d elay   f r o m   t h e   s atellite  to   th GNSS  an ten n ca n   af f ec th r ec o r d e d   p o s itio n   d ata   in clu d in g   th e   r ed   cir cl wh ich   s h o ws  th e   er r o r   f r o m   t h s atellite  in d icate d   b y   atm o s p h er ic  c o n d itio n s   [ 1 5 ] .     2 . 2 .   G l o ba po s it io nin g   s y s t em   GPS  i s   s a tellite - b ased   n av ig atio n   s y s tem   d ev elo p ed   b y   th US  Dep ar tm en o f   Def en s ( Do D)   in   th ea r ly   1 9 7 0 s .   I n itially ,   GP was  d ev elo p e d   as   m ilit ar y   s y s tem   to   m ee t   th n ee d s   o f   th e   Un ited   States   m ilit ar y .   So o n   a f ter ,   h o wev er ,   ac ce s s   was  m ad av ailab le  to   civ ilian s   an d   it  is   n o d u al - s y s tem   th at  ca n   b e   ac ce s s ed   b y   b o th   m ilit ar y   an d   civ ilian   u s er s   [ 1 6 ] .   T h e   s y s tem ,   wh ich   n o m in ally   co n s is ts   o f   2 4   s atellites,  ca n   b u s ed   b y   m an y   p eo p le  at  o n ce   in   all  wea th er s ,   an d   is   d esig n ed   to   p r o v id p r ec is th r ee - d i m en s io n al  p o s itio n   an d   v elo city   as we ll a s   co n tin u o u s   tim in f o r m atio n   a r o u n d   th wo r ld   [ 1 7 ]   B asically ,   GPS  co n s is ts   o f   th r ee   m ain   s eg m en ts ,   n a m ely   th s p ac s eg m e n co n s is tin g   o f   GPS   s atellite s   eq u ip p ed   with   an te n n as  to   r ec ei v an d   s en d   wa v s ig n als,  f u n ctio n in g   as  r a d io   s tatio n s   in   s p ac [ 1 8 ] .   T h e   co n t r o s y s tem   s eg m en co n s is ts   o f   s atellite  m o n ito r in g   a n d   c o n tr o s tatio n s   th at  f u n ctio n   to   m o n ito r   an d   co n tr o t h wo r k   o f   all  s atellites  an d   en s u r th e   f u n ctio n s   o f   all  s atellites  wo r k   well  ac co r d in g   to   th eir   f u n ctio n s   an d   t h u s er   s eg m e n t .   I n   th u s er   s eg m en th e r e   ar GPS  r ec eiv er s   th at  ar u s ed   to   r ec eiv an d   p r o ce s s   s ig n als  f r o m   GPS  s atellites  to   b u s ed   in   d eter m i n in g   p o s itio n   in f o r m atio n ,   s p e ed ,   tim an d   o th er   d er iv ed   p ar am eter s   [ 1 9 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E xp erimen ta l stu d o f p erfo r ma n ce   a n d   p r o to typ e   o f e llip tica l a ltit u d d etec tio n     ( Dw i A ji  Zu lfika r )   1723   E ac h   GPS  s atel lite  co n tin u o u s ly   em its   wav s ig n als  a two   L - b an d   f r eq u e n cies  ca lled   L 1   an d   L 2 ,   th e   L 1   s ig n al  h as  f r e q u en c y   o f   1 5 7 5 . 4 2   MH an d   th L 2   s ig n al  h as  f r eq u e n cy   o f   1 2 2 7 . 6 0   MH th L 1   s ig n al   ca r r ies  two   b in ar y   co d es  ca ll ed   P - co d ( P - co d e,   p r ec is o r   p r iv ate  c o d e )   a n d   C /A - co d ( C /A - co d e,   clea r   ac ce s s   o r   co ar s ac q u is itio n ) ,   wh ile  th L 2   s ig n al  ca r r ies  o n l y   C /A - co d e.   I s h o u l d   b n o te d   th at  at  p r esen th e   P - co d h as   b ee n   co n v er ted   i n to   a   Y - co d e   wh o s s tr u ct u r is   k ep s ec r et   to   t h p u b li [ 2 0 ] .   Usi n g   th d if f er en tial  ( r elativ e)   p o s itio n in g   m eth o d   th at  u s es  m in im u m   o f   two   GPS  r ec eiv er s   r esu lts   in   r elativ ely   h ig h er   p o s itio n in g   ac cu r ac y   [ 2 1 ] GPS  ca n   p r o v id p o s itio n s   in s tan tly   ( r ea l - tim e)   o r   a f ter   th o b s er v atio n   af ter   th e   o b s er v atio n   d ata  is   p r o ce s s ed   m o r e   ex ten s iv ely   ( p o s p r o ce s s in g )   wh ic h   is   u s u all y   d o n t o   g et   b etter   ac cu r ac y .   T h e   ac cu r ac y   o f   GPS  p o s itio n s   o b tain ed   f r o m   o b s er v atio n s   d ep en d s   o n   f o u r   f ac to r s ,   n am el y   i )   p o s itio n in g   m et h o d ,   ii )   g eo m etr y   an d   d is tr ib u tio n   o f   th o b s er v ed   s atellites,  iii )   d ata  ac cu r ac y ,   a n d   iv )   d ata   p r o ce s s in g   s tr ateg y /m eth o d ,   with   GPS  th p o in t o   b e   d et er m in ed   ca n   b e   s tatio n ar y   ( s tatic  p o s itio n in g )   o r   m o v in g   ( k in em atic  p o s itio n in g ) .   T h p o s itio n   o f   t h p o in c an   b d eter m i n ed   u s in g   o n G PS   r ec eiv er   ag ain s th ce n ter   o f   th ea r th   u s in g   th ab s o lu te  ( p o in t)   p o s itio n in g   m eth o d ,   o r   ag ain s o th er   p o i n ts   th at  h av k n o wn   co o r d in ates  [ 2 2 ] .     2 . 3 .   G l o ba po s it io nin g   s y s t em   er ro rs a nd   bia s   T h er a r s ev er al   ty p es   o f   er r o r s   an d   b iases   th at   af f ec t   GPS  o b s er v atio n   d ata,   in clu d in g   er r o r s   a n d   b iases   r elate d   to   s a tellite s   ( s u ch   as  ep h em er is   er r o r s ,   s atelli te  clo ck s ,   an d   s elec tiv av aila b ilit y ) ,   p r o p a g atio n   m ed iu m   ( s u c h   as  io n o s p h er i b ias  an d   tr o p o s p h e r ic  b ias) ,   GPS  r ec eiv er s   ( s u ch   as  r ec eiv er   clo ck   e r r o r s ,   an ten n er r o r s ,   a n d   n o is e) ,   o b s er v atio n   d ata  ( p h ase  am b ig u i ty   an d   cy cle  s lip s ) ,   an d   th e n v ir o n m en ar o u n d   GPS  r ec eiv er s   s u ch   as  m u ltip ath   [ 2 3 ] GPS  er r o r s   an d   b iases   m u s b p r o p e r ly   an d   p r o p er ly   ac co u n te d   f o r   as   th ey   will  af f ec t   th ac c u r ac y   o f   th i n f o r m atio n   ( p o s itio n ,   v e lo city ,   ac ce ler atio n ,   tim e)   o b ta in ed   as  well  as  th e   p r o ce s s   o f   d eter m in in g   th p h ase  am b ig u ity   o f   th GPS  s ig n al .   T h e   o b s er v atio n   s tr ateg y   ap p lied   will  also   af f ec t th ef f ec o f   er r o r s   an d   b iases   o n   th o b s er v ati o n   d ata  [ 2 4 ] .   I n   ad d itio n ,   th s tr u ctu r an d   lev el  o f   s o p h is ticatio n   o f   th GPS  d ata  p r o ce s s in g   s o f twar will  b e   af f ec ted   b y   th e   m ec h a n is m s   u s ed   to   d ea l   with   er r o r s   an d   b ia s es.  m o r d etailed   ex p lan atio n   o f   th e   ef f ec ts   o f   er r o r s   an d   b iases .   I n   g en er al ,   th er ar s ev er al  way s   th at  ca n   b u s ed   in   d ea lin g   with   er r o r s ,   n am ely   i esti m ate  th p ar am eter s   o f   e r r o r s   an d   b iases   in   th e   p r o ce s s   o f   ca lcu latin g   av er ag in g ,   ii )   a p p ly   a   d if f e r en cin g   m ec h an is m   b etwe en   d ata,   iii )   ca lcu late  th am o u n t   o f   er r o r /b ias  b ased   o n   s ize  d ata,   iv )   ca lcu late  th am o u n t   o f   er r o r /b ias  b ased   o n   th e   m o d el,   an d   v )   u s t h r ig h o b s er v atio n   s tr ateg y ,   vi )   u s th e   r i g h d ata   p r o ce s s in g   s tr ateg y .     2 . 4 .   H eig ht  diff er ence   m e a s urem ent   Me asu r em en o f   h ei g h d if f e r en ce   is   a   m ea s u r em en t   wo r k   to   d eter m in e   th e   h eig h t   d i f f er en ce   o f   s ev er al  p o in ts   o n   t h ea r th ' s   s u r f ac ag ain s th a v er ag e   s ea   lev el,   co n ce p t u ally   th h eig h d if f er en ce   is   d ef in ed   as  th d if f er e n ce   b et wee n   th two   Niv o   p lan es  th r o u g h   two   p o in ts   o n   th e   ea r th ' s   s u r f ac e,   th e   Niv o   p lan is   an   eq u ip o ten tial  h o r i zo n tal  p lan p er p e n d icu lar   to   th g r av ity   d ir ec tio n   lin th r o u g h   p o i n [ 2 5 ] .   I n   m ea s u r in g   h eig h t,  t h er a r s ev er al  ter m s   th at   ar o f ten   u s ed   i)   v e r tical  lin is   li n th at  p o in ts   to   t h ce n ter   o f   th ea r th ,   wh ich   is   g en er ally   co n s id er ed   th e   s am as  an   en d less   lin e ,   ii)  h o r izo n tal  p lan is   p la n e   p er p en d icu lar   to   t h v er tical  lin at  ea ch   p o i n t.  T h h o r iz o n tal  p lan is   cu r v ed   to   f o llo th s ea   s u r f ac e,   iii)  d atu m   is   p lan u s ed   a s   a   r ef er en ce   p lan f o r   h eig h t,  s u ch   as  m ea n   s ea   lev el,   iv )   elev atio n   is   th v er tical   d is tan ce   ( h eig h t)   m ea s u r ed   a g ain s th d atu m   p lan e,   an d   v )   B an ch m ar k   is   f ix ed   p o i n wh o s elev atio n   is   k n o wn   a g ain s t th d atu m   u s ed ,   to   g u i d th m ea s u r e m en t o f   th elev atio n   o f   th s u r r o u n d in g   ar ea   [ 2 6 ] .   T h m ea s u r em en o f   th h eig h d if f er e n ce   m ad b y   th f lat  s ip at  o r   wate r   p ass   m eth o d   i s   th m o s th o r o u g h   m et h o d   c o m p ar e d   t o   o th er   m eth o d s ,   th e   h eig h o f   an   o b ject  o n   t h ea r th ' s   s u r f ac is   th h eig h t   m ea s u r ed   f r o m   r ef e r en ce   p la n e,   wh o s h eig h t is co n s id er ed   ze r o   [ 2 7 ] .   T h g eo d etic  r ef er e n ce   p lan is   ca lled   th g eo id ,   wh ich   is   a n   eq u ip o ten tial  p lan th at   co in cid es  with   th m ea n   s ea   lev el,   o r   a ls o   ca lled   th Niv o   p lan an d   th ese  p lan es  ar alwa y s   p er p en d icu lar   to   th d ir ec tio n   o f   g r av ity   to war d s   ea ch   p o in o n   th ea r th ' s   s u r f ac [ 2 8 ] Usi n g   wate r   p ass   eq u ip m en with   tr ip o t,  th e   d if f er en ce   in   th ce n te r   th r ea d   r ea d in g   b etwe en   th two   r ea r   s ig n s   less   th f ac s ig n   is   u s ed   to   d eter m in th h eig h d if f er e n ce   b etwe en   two   p o in ts   o n   th e   s u r f ac o f   th ea r t h ,   m ea s u r in g   tap an d   m eter ,   as we ll a s   th b asic p r in cip le  o f   m ea s u r i n g   h eig h t w ith   wate r   p ass   to   m ea s u r th h eig h d if f er en ce   b etwe en   two   p o i n ts   o n   th ea r th ' s   s u r f ac e.   Flat - f o ld   h eig h d if f er en ce   m ea s u r em en is   s till   th m o s t   th o r o u g h   way   o f   m ea s u r in g   h eig h d if f er e n ce   to   g et  th o r th o m etr ic  h eig h o f   th ellip s o id   h eig h t,  o th er   ad d itio n al  d ata  is   n ee d ed ,   n am ely   g eo id   u n d u latio n   [ 2 9 ] .   W ith   th u n d u latio n ,   th e   o r th o m etr ic  h eig h ca n   b e   ca lc u lated   f r o m   th h eig h o f   th e   ellip s o id   an d   th e r ar s ev e r al  m eth o d s   to   g et  th e   p r ice  o f   g eo id   u n d u latio n   in clu d in g   th g eo m etr ic  m eth o d   an d   th g r av im etr ic  m eth o d ,   in   th g eo m etr ic  m eth o d ,   g eo id   u n d u latio n   is   ca lcu lated   f r o m   c o m b in atio n   o f   s atellite  p o s itio n   h eig h d ata  with   h eig h an d   f lat  f o ld   m ea s u r em en ts .   I n   t h g r av im etr ic  m eth o d ,   g e o id   u n d u latio n   is   ca lcu lated   f r o m   ter r estrial  g r av ity   d ata   an d   th g lo b al  g e o p o te n tial m o d el  [ 3 0 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 7 2 0 - 1 7 3 4   1724   2 . 5 .   H eig ht  det er m ina t io w it h G P S   T h h eig h o f   th p o in g iv en   b y   GPS  is   th h eig h o f   th p o in ab o v th s u r f ac o f   th ellip s o id ,   n am ely   th W GS8 4   ellip s o id ,   th ellip s o id   h eig h ( h )   is   n o t   th s am as  th o r t h o m etr ic  h eig h ( H)   o b tain e d   f r o m   th m ea s u r em e n t o f   lev e llin g ,   th o r th o m etr ic  h eig h t o f   p o in t is th h eig h t o f   th p o in t a b o v th g eo i d   m ea s u r ed   alo n g   th g r av ity   li n th r o u g h   th e   p o in [ 3 1 ] .   T h ellip s o id   h ei g h o f   p o in i s   th h eig h o f   t h at  p o in ab o v th ellip s o id   ca lc u lated   alo n g   th ellip s o id   n o r m al  lin th r o u g h   th at  p o i n f o r   p r ac tical  p u r p o s es  th g eo id   is   g en e r ally   c o n s id er ed   to   co in cid e   with   m ea n   s ea   lev el  [ 3 2 ] .   T h e   g eo id   is   r ef er en ce   p lan e   f o r   ex p r ess in g   o r th o m etr ic  h eig h t,  m ath em atica lly   th g eo id   is   v er y   co m p lex   s u r f ac t h at  r eq u ir es  v er y   m a n y   p ar am eter s   to   r e p r esen th e   e ar th   m ath em atica lly   a n d   f o r   m ath em atica ca lcu latio n s   p e o p le  g en e r ally   u s a   r ef er en ce   ellip s o id   an d   n o t   g eo id   [ 3 3 ] .   T h e   r ef er e n ce   elli p s o id   an d   g eo i d   g e n er ally   d o   n o co in ci d e,   an d   in   th is   ca s th h eig h t   o f   th g eo id   with   r esp ec t   to   th ellip s o i d   is   ca lled   th g eo id   u n d u latio n   ( N) ,   to   b e   ab le   to   tr an s f o r m   th ellip s o id   h eig h f r o m   th GPS  m ea s u r em en to   th o r th o m etr ic  h eig h t,  th g eo id   u n d u latio n   a t   th co r r esp o n d in g   p o i n t is r eq u ir ed   [ 3 4 ] .     2 . 6 .   M o nito ring   la nd   s ub s id ence   wit h G P S   GPS  h as  b ee n   u s ed   s u cc ess f u lly   to   o b s er v th s tab ilit y   o f   s tr u ctu r es,  an   ap p licatio n   th a r eq u ir es  h ig h   ac cu r ac y   i n clu d in g   d ef o r m atio n   m o n ito r in g   o f   d a m s ,   b r id g es  a n d   telev is io n   to wer s .   Mo n ito r in g   s u b s id en ce   o f   o il  f ield s   an d   m in in g   ar ea s   is   an o th er   ex am p le  wh er GPS  h as  b ee n   u s ed   s u cc ess f u lly ,   m o n ito r in g   s u b s id en ce   b y   ta k in g   GPS  m ea s u r em en ts   o f   th s am ar ea   at  d if f er en tim in ter v als.  Slo w   s u b s id en ce   o f   s tr u ctu r es su ch   as d am s   r eq u ir es m illi m eter   ac cu r ac y   to   m o n ito r   s u b s id en ce .     W ith   to d ay ' s   GPS   s atell ites   an d   GPS  r ec eiv er s ,   as  we ll  as  m ath em atica alig n m e n m o d els,  s u b s id en ce   ca n   b s ee n   well  e n o u g h   f o r   an   in f o r m ativ s u b s id en ce   an aly s is   to   b m ad [ 3 5 ] Po in ts   p lace d   at   s elec ted   lo ca tio n s   ar e   p er i o d i ca lly   an d   ca r ef u lly   c o o r d in at ed   u s in g   th e   s u r v e y   m eth o d   s tu d y in g   th e   p atter n   an d   s p ee d   o f   co o r d in ate  ch a n g es  o f   th ese  p o in ts   f r o m   o n s u r v ey   to   th n ex t .   T h s u b s i d en ce   ch a r ac ter is tics   ca n   b ca lcu lated   an d   f u r th e r   s tu d ied .   T h er e f o r e ,   in   th s tu d y   o f   s u b s id en ce   u s in g   GPS  s u r v ey   m eth o d ,   th er e   ar s ev er al  ad v a n tag es a n d   b e n ef its   o f f er ed ,   as d escr ib ed   i n   th f o llo win g   p o in ts   [ 3 6 ] .   T h p r in cip le  o f   m o n ito r in g   lan d   s u b s id en ce   with   GPS  is   to   p lace   m o n ito r in g   p o in ts   i n   s ev er al   s elec ted   lo ca tio n s ,   ca r r ie d   o u co n tin u o u s ly   s o   th at   th e   co o r d in ates  o f   th e   m o n ito r in g   p o in ts   ca n   b e   d eter m in ed   ca r ef u lly   a n d   f r o m   GPS  o b s er v atio n s   th d ata  to   b o b tain ed   ar e   in   th f o r m   o f   m o n ito r in g   p o i n t   co o r d in ates  an d   tim e.   B y   m a k in g   p er i o d ic  o b s er v atio n s ,   ch a n g es  in   th p o s itio n   o f   m o n i to r in g   p o in ca n   b e   id en tifie d   b y   lo o k i n g   at  ch an g es  in   th co o r d in ate  v alu o f   th m o n ito r in g   p o in f r o m   tim to   tim e.   T o   g et  th v alu o f   la n d   s u b s id en ce   is   to   d eter m in th h eig h d if f er en c o f   ea ch   m ea s u r em en [ 3 7 ] .     2 . 7 .   St a t is t ica da t a   t est   T h s tan d ar d   d e v iatio n   v alu is   v alu u s ed   in   d eter m in in g   th d is tr ib u tio n   o f   d ata   in   a   s am p le  an d   s ee in g   h o clo s th d ata  is   t o   th m ea n   v alu e.   Stan d a r d   d ev iatio n   o r   s tan d ar d   d ev iatio n   is   th b est  m ea s u r o f   s p r ea d ,   b ec a u s it  d escr ib es  th m ag n itu d o f   th s p r ea d   o f   ea ch   u n it  o f   o b s er v at io n   [ 3 8 ] Stan d ar d   d ev iatio n   is   th e   s q u ar e   r o o v alu o f   v ar ian ce   w h ich   is   u s ed   to   ass ess   th av er ag e   o r   ex p ec ted .   Stan d ar d   d ev iatio n   o r   s tan d ar d   d ev iatio n   o f   d ata  th at  h as b ee n   ar r a n g e d   in   f r eq u e n cy   tab le.     T h s tan d ar d   d e v iatio n   v alu is   v alu u s ed   in   d eter m in in g   th d is tr ib u tio n   o f   d ata   in   a   s am p le  an d   s ee in g   h o cl o s th d ata  is   t o   th m ea n   v alu [ 3 9 ] Statis tically ,   it  is   s tated   th at  th e   lar g er   th s am p le   s ize,   th b etter   th r esu lts .   W ith   l ar g s am p le,   th m ea n   an d   s tan d ar d   d e v iatio n   o b tain e d   h av e   h ig h   p r o b a b ilit y   o f   r esem b lin g   th m ea n   an d   s tan d ar d   d ev iatio n   o f   th p o p u la tio n .   T h is   is   b ec au s th s am p le  s ize  is   r elate d   to   s tatis t ical  h y p o th esis   test in g ,   alth o u g h   lar g s am p le  will  b b etter ,   s m all  s am p le  wh en   r an d o m ly   s elec ted   ca n   also   ac cu r ately   r ef lect  th p o p u latio n   [ 4 0 ] .   T h s tan d ar d   d e v iatio n   v alu is   v alu u s ed   in   d eter m in in g   th d is tr ib u tio n   o f   d ata   in   a   s am p le  an d   s ee in g   h o w   clo s th e   d ata  is   t o   th e   m ea n   v alu e,   th e   g r ea ter   t h s tan d ar d   d e v iatio n   v alu e,   t h m o r d iv er s th e   v alu es  o n   th e   item   o r   t h m o r in ac cu r ate   th e   m ea n ,   co n v er s ely   th s m aller   t h s tan d a r d   d ev iatio n ,   th m o r e   s im ilar   th v alu es  o n   t h ite m   o r   th m o r e   ac cu r ate   th m ea n   [ 4 1 ] An aly s is   o f   ca lcu l atio n s   with   th m ea n   m eth o d ,   n am ely   ca lcu latin g   t h av er ag v al u is   to   ad d   u p   al in d iv id u al  d ata  in   t h g r o u p ,   th en   d iv id b y   th n u m b er   o f   i n d iv id u als in   th g r o u p ,   as in   ( 1 ) :        =  = 1 ( 1 + 2 + +  )   ( 1 )     wh er   is   th m ea n   o r   av e r ag e,     is   th s u m ,      is   th v ar iab le  an d     is   th n u m b er   o f   v alu es.   T o   ca lcu late  th m ed ian ,   th m id d le  v alu is   b ased   o n   th m id d le  v alu o f   th d ata  g r o u p   th at  h as  b ee n   ar r a n g ed   in   o r d er   f r o m   s m allest to   lar g est o r   v ice  v e r s f r o m   lar g est to   s m allest,  as in   ( 2 ) :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E xp erimen ta l stu d o f p erfo r ma n ce   a n d   p r o to typ e   o f e llip tica l a ltit u d d etec tio n     ( Dw i A ji  Zu lfika r )   1725    = 1 + 2 2     ( 2 )     wh er    is   th m ed ian ,   1   is   th e   m id d le  v alu wh er t h m ed ian   is   lo ca ted   an d   2   th s ec o n d   m id d le   v alu wh er th e   m ed ian   is   lo c ated .   T o   ca lcu late  th f r e q u en tly   o c cu r r in g   v alu f r o m   g r o u p   o f   d ata  th at  h as  th h ig h est  f r eq u en cy   o r   th m o s t o cc u r r in g   v alu in   g r o u p   o f   v alu es,  as in   ( 3 ) :      =  + ( + )      ( 3 )     wh er    is   th m o d e,      is   th lo wer   p o in t   o f   th e   m o d e   class   ( t h class   with   th la r g est  f r e q u en cy ) ,   is   th e   d if f er en ce   b etwe en   th f r eq u e n cy   o f   th e      class   an d   th e   p r e v io u s   o n e,   b   is   th d if f er en ce   b etwe en   th    f r eq u e n cy   an d   th o n af ter   it a n d     is   th class   in ter v al.   T o   ca lcu late  th e   s tan d ar d   d e v iatio n   o f   in d i v id u al  v alu es  ag ain s th g r o u p   m ea n ,   th e   s tan d ar d   d ev iatio n   is   t h s q u ar r o o t   o f   th e   v ar ian ce   an d   in d icate s   t h s tan d ar d   d ev iatio n   o f   th e   d ata  f r o m   its   m ea n   v alu e,   as in   ( 4 ) :     = ( 1  ) 2 1     ( 4 )     wh er S   is   th s tan d ar d   d ev iat io n ,   N   is   th e   n u m b er   o f   d ata,   1   is   th 1 s to   n th     v alu a n d   x   i s   th av er a g   v alu e.     2 . 8 .   P r o t o t y pe  d esig n   At  th p r o to ty p d esig n   s tag e,   th e q u ip m e n n ee d ed   is   th e   u - b lo k   Neo - 7 m o d u le   wh ic h   f u n ctio n s   to   r ec eiv GNSS  s ig n als,  th ese  s ig n als  p r o v id e   ce r tain   co d e s ,   s o   th ey   ca n   b r ec o g n ized   a th r ec eiv er .   Fro m   GNNS  th en   s en d s   th ese  co d es  to   th Ar d u in o   Un o   m o d u le   an d   Ar d u i n o   im m e d iately   p e r f o r m s   th s to r ag e   p r o ce s s   o n   th SD  C ar d .   Fro m   GNNS,   th d ata  r ec eiv ed   to   th E SP 3 2   W i - Fi  m o d u le  f o r   f u r th er   p r o ce s s in g   to   th d atab ase  s er v er   s to r a g e.   T h r esu lts   o f   th d esig n   m o d el  ca n   b s ee n   i n   th d esig n   o f   Fig u r 2   wh ich   s h o ws th g en er al  in s tallatio n   o f   th s y s tem   to   b e   m ad e.           Fig u r 2 .   Pro t o ty p o f   GNSS sy s tem       T h way   th to o wo r k s   is   th at  th GPS  an ten n co n s is ts   o f   u - b lo x   Neo - 7 m o d u le  wh ich   f u n ctio n s   to   f in d   f o u r   o r   m o r s atellites  b y   d etec tin g   s ig n als  em itted   f r o m   s atellites  r ec eiv ed   b y   th e   GPS  an ten n a,   th e n   co n n ec ted   v ia  a n   R S - 4 8 5   m o d u le  f o r   f u r th e r   p r o ce s s in g   o n   th Ar d u in o   U n o   m o d u le,   th e n   th e   r ec eiv ed   s atellite  s ig n al  will  b s en to   th r ec eiv er   v ia  d at ca b le.   GPS  r ec eiv er   wh ich   f u n ctio n s   to   r ec ei v an d   s to r s atellite  s ig n al  d at r ec eiv ed   b y   th GPS  an ten n an d   s en d   th d ata  to   th web   s er v er   s y s tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 7 2 0 - 1 7 3 4   1726   co n s is tin g   o f   Ar d u in o   Un o   co m p o n e n ts   co n n ec ted   v ia  R S - 4 8 5   m o d u le  to   p r o g r am   th SS ca r d   m o d u le  as   d ata  s to r ag a n d   p r o g r am   th e   E s p 3 2 - W i - Fi  m o d u le   f o r   th e   p r o ce s s   o f   s en d in g   d ata  t o   th e   web   s er v er   s y s tem   in   r ea l tim e.   T h p o les u s ed   u s 3 0 4   s tain less   s teel - b ased   p ip es wh ich   h av an ti - co r r o s io n   p r o p er ties   an d   h av e   b etter   s tr en g th   in   o u td o o r   wit h   s izes  o f   4   in ch es  a n d   1   in c h   with   p o le  h eig h o f   1 2 0   c m   an d   th len g th   o f   ea ch   s id is   6 0   cm ,   in   ass em b lin g   th is   p o le  u s in g   th e q u ilater al  tr ian g le  m eth o d   an d   also   r e q u ir es a cc u r ac y   s o   th at  n o   er r o r s   o cc u r   wh en   weld in g .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   I n   th d esig n   an d   ass em b ly   o f   th is   web - b ased   GNSS  co n tin u es   p o s itio n in g   s y s tem   p r o to ty p is   d iv id ed   in t o   th r ee   p ar ts ,   n am ely   i )   th GPS  an ten n f u n cti o n s   to   d etec an d   r ec eiv ele ctr o m ag n etic  wav es   em itted   b y   GNSS  s atellites  t h en   s en to   th e   r ec eiv er   f o r   f u r th er   p r o ce s s in g ;   ii )   th e   r e ce iv er   f u n ctio n s   to   p r o ce s s   th d ata  r ec eiv ed   b y   t h GPS  an ten n a,   th e n   t h d ata   is   s to r ed   in   th e   m em o r y   ca r d   m o d u le,   an d   s en d s   th d ata   to   th b ase   s er v er ;   a n d   iii )   th e   web s ite  f u n ctio n s   t o   d is p lay   th e   p ag e   o r   d ata   in f o r m atio n   r ec ei v ed   b y   th r ec eiv er   to   b p r esen ted   to   th u s er   in   o r d er   to   f a cilitate  th p r o ce s s   o f   d o wn l o ad in g   a n d   p r o ce s s in g   d ata.   I n   th e   d esig n   an d   ass em b ly   o f   th is   GNSS  s y s tem   p r o to ty p e,   s ev er al  e q u ip m e n is   u s ed   as  s u p p o r t,   n am el y   an ten n as,  r ec eiv e r s   an d   we b   i n f o r m atio n .   B asically ,   th m et h o d   in   d eter m i n in g   t h p o s itio n   u s in g   GNNS  ca n   b g r o u p e d   in to   s ev er al  m o d es  th at  ca n   b u s ed   b ased   o n   th e   n ee d s   o f   k in em atic,   s tatic,   r ap id   s tatic,     p s eu d o - k i n em atic  s to p   an d   g o .   I n   th is   s tu d y   th e   m eth o d   u s ed   is   p s eu d o - k in em atic  s to p   an d   g o   s o   th at   th e   ac cu r ac y   u s ed   is   p r ec is io n .   th d if f er e n ce   with   GNSS  with   n av ig atio n   s atellites  is   th at  it  h as  th ab ilit y   to   p r o v id e   in f o r m atio n   r elate d   to   th p o s itio n   o f   th l o ca tio n   g eo g r ap h ically   an d   tim s y n ch r o n izatio n   in   th e   u s o f   s ig n al   in   r ea tim f r o m   n a v ig atio n   s atellites  o r b itin g   in   th s k y ,   n av ig atio n   s atellites  ar g en er ally   u s ed   in   v ar io u s   s ec to r s   s u ch   as r esear c h   ac cu r ac y ,   s u p p o r t in   s ea r ch   an d   r escu e,   ea r th   s cien ce ,   tr an s p o r tatio n .     3 . 1 .     G NSS  o bs er v a t io n t r a ini ng   da t a   wit h a bs o lute   m et h o d   Ob s er v atio n s   wer ca r r ied   o u t   f o r   o n h o u r   with   an   o b s er v at io n   tim in ter v al  o f   o n s ec o n d   with   th e   o b s er v atio n   lo ca tio n   at  XYZ ,   with   co o r d in ates 0 6 ֯   0 9 ' 4 9 . 5 9 1 5 3   " -   10 6 ֯   5 3 ' 0 7 . 9 7 3 7 7   " E .   T h en   th o b s er v atio n   d ata  was  d o wn lo ad ed   an d   th e   d ata  was  v alid ated   u s in g   r aw  co n v er s io n   f r o m   d ec im al  d eg r ee s   f o r m at  to   UT ( co o r d i n ated   u n iv er s al  tim e )   f o r m at.   Fu r th er m o r e,   to   an aly z an d   f in d   o u h o b ig   th s tan d ar d   d e v iatio n   is ,   an   an aly s is   is   ca r r ied   o u u s in g   s tatis tical  f o r m u la.   T h is   is   d o n to   f in d   o u an d   ascer tain   wh eth er   th is   to o l   ca n   r ea lly   r ec o r d   r aw  f r o m   G NSS  s ig n al  r ec o r d in g   r esu lts ,   as  well  as  to   f in d   o u th q u ali ty   o f   th d ata  ca n   b e   v alid ated   co r r ec tly .   T h o b s er v atio n   d is tr ib u tio n   d ata  u s ed   is   3 , 6 0 0   d ata  r ec eiv ed   at   th e   GPS  r ec eiv er ,   th e   o b s er v atio n   r esu lts   o f   th d is tr ib u tio n   d ata  will b u s ed   as tr a in in g   d ata,   as in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   R aw  d is tr ib u tio n   o f   o b s er v atio n s   f r o m   GPS r ec eiv er s   No   D a t e   Ti mes   C o o r d i n a t e   G P S - 1   G P S - 2   G P S - 3   Ea st i n g   N o r t h i n g   Ea st i n g   N o r t h i n g   Ea st i n g   N o r t h i n g   1   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 0 : 2 9 : 0 0   7 0 8 6 4 3 . 6 0 8   1 0 6 8 1 6 7 7 . 8 5 5   7 0 8 6 5 1 . 6 8 8   1 0 6 8 1 6 7 8 . 2 3 4   7 0 8 6 4 7 . 7 2 1   1 0 6 8 1 6 7 8 . 3 1 2   2   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 0 : 2 9 : 0 1   7 0 8 6 4 3 . 5 9 0   1 0 6 8 1 6 7 7 . 8 5 5   7 0 8 6 5 1 . 7 0 6   1 0 6 8 1 6 7 8 . 2 1 5   7 0 8 6 4 7 . 7 3 9   1 0 6 8 1 6 7 8 . 3 6 7   3   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 0 : 2 9 : 0 2   7 0 8 6 4 3 . 5 9 0   1 0 6 8 1 6 7 7 . 8 3 6   7 0 8 6 5 1 . 6 8 8   1 0 6 8 1 6 7 8 . 1 2 3   7 0 8 6 4 7 . 7 7 6   1 0 6 8 1 6 7 8 . 3 8 6   4   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 0 : 2 9 : 0 3   7 0 8 6 4 3 . 5 7 1   1 0 6 8 1 6 7 7 . 8 1 8   7 0 8 6 5 1 . 6 7 0   1 0 6 8 1 6 7 8 . 0 3 1   7 0 8 6 4 7 . 8 1 3   1 0 6 8 1 6 7 8 . 4 2 3   5   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 0 : 2 9 : 0 4   7 0 8 6 4 3 . 5 5 3   1 0 6 8 1 6 7 7 . 8 1 8   7 0 8 6 5 1 . 6 7 0   1 0 6 8 1 6 7 8 . 0 8 6   7 0 8 6 4 7 . 8 3 1   1 0 6 8 1 6 7 8 . 4 4 1                     3 5 9 9   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 1 : 2 8 : 5 8   7 0 8 6 4 6 . 4 0 5   1 0 6 8 1 6 8 0 . 0 5 8   7 0 8 6 4 7 . 4 8 1   1 0 6 8 1 6 8 3 . 4 3 6   7 0 8 6 4 6 . 7 2 9   1 0 6 8 1 6 7 6 . 9 8 1   3 6 0 0   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 1 : 2 8 : 5 9   7 0 8 6 4 6 . 3 8 6   1 0 6 8 1 6 8 0 . 0 4 0   7 0 8 6 4 7 . 4 6 3   1 0 6 8 1 6 8 3 . 4 3 6   7 0 8 6 4 6 . 7 6 6   1 0 6 8 1 6 7 6 . 9 6 3       T o   o b tain   v alid   d ata  f r o m   GP S - 1 ,   GPS - 2 ,   GPS - 2   af ter   co n v er s io n   to   UT M,   th o b s er v at io n   d ata  is   an aly ze d   u s in g   s tatis tical  f o r m u la  eq u atio n   with   th ab s o lu te  m eth o d   ( m ea n ,   m ed ia n ,   m o d e,   s tan d a r d   d ev iatio n )   with   th e   f o r m u la   ( 1 ) :        =  = 1 ( 1 + 2 + +  )   ( 1 )     GPS - 1   E asti n g   : 7 0 8 6 4 6 . 9 6     No r th in g   1 0 6 8 1 6 7 8 . 6 6   GPS - 2   E asti n g   : 7 0 8 6 4 9 . 5 3     No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 9 . 4 1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E xp erimen ta l stu d o f p erfo r ma n ce   a n d   p r o to typ e   o f e llip tica l a ltit u d d etec tio n     ( Dw i A ji  Zu lfika r )   1727   GPS - 3   E asti n g   : 7 0 8 6 4 5 . 9 9     No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 8 . 0 8     Me d ian   (  = 1 + 2 2     ( 2 )     GPS - 1   E asti n g   : 7 0 8 6 4 6 . 8 8   No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 8 . 8 0   GPS - 2   E asti n g   : 7 0 8 6 4 9 . 4 6     No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 9 . 6 4   GPS - 3   E asti n g   : 7 0 8 6 4 6 . 0 3   No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 8 . 1 0     Mo d u s   (  =  + ( + )      ( 3 )     GPS - 1   E asti n g   : 7 0 8 6 4 6 . 5 8   No r th in g   : 1 0 1 0 6 8 1 6 7 8 . 4 4   GPS - 2   E asti n g   : 7 0 8 6 4 9 . 5 8   No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 9 . 3 0   GPS - 3   E asti n g   : 7 0 8 6 4 5 . 9 9   No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 7 . 8 8     Stan d ar d   Dev iatio n   ( = ( 1  ) 2 1     ( 4 )     GPS - 1   E asti n g   : 1 . 0 9   No r th in g   : 1 . 0 8   GPS - 2   E asti n g   : 1 . 1 9   No r th in g   : 1 . 3 2   GPS - 3   E asti n g   : 0 . 5 4   No r th in g   : 0 . 6 4     Deta ils   o f   th r ec ap itu latio n   o f   ca lcu latio n s   u s in g   s tatis tical  f o r m u la  eq u atio n s   with   ab s o lu te  m eth o d s   ( m ea n ,   m ed ian ,   m o d e,   s tan d ar d   d e v iatio n )   ca n   b s ee n   in   T ab le  2 .   Fo r   th ca lc u latio n   o f   s tan d ar d   d ev iatio n   o n   GPS - 1   ea s tin g   o f   1 . 0 9   m   a n d   n o r th in g   o f   1 . 0 8   m ,   GPS - 2   ea s tin g   o f   1 . 1 9   m   an d   n o r th in g   o f     1 . 3 2   m ,   GPS - 3   ea s tin g   o f   0 . 5 4   m   an d   n o r th in g   o f   0 . 6 4   m .   C ir cu lar   er r o r   p r o b ab ilit y   ( C E P )   s tan d ar d izatio n   is s u ed   b y   u - b lo x   Neo   7 f r o m   th ca lcu latio n   r esu lts   h as m et  th s tan d ar d   o f   2 . 5   m .   Fu r th er m o r e ,   to   an aly ze   a n d   f in d   o u h o b ig   t h s tan d ar d   d ev iatio n   is   o n   th tr ain in g   d ata,   th o b s er v atio n   r esu lts   will  b an aly ze d   u s in g   s tatis tical  f o r m u las.  W ith   o b s er v atio n   d is tr ib u tio n   d ata  o f   3 , 6 0 0   d ata  r ec eiv ed   at  th e   GPS  r ec ei v er .   T h r esu lts   o f   th e   o b s er v a tio n   an aly s is   o f   th d is tr ib u tio n   d ata  will  b u s ed   as  tr ain in g   d ata  to   o b tain   r ea d ata.   Dis tr ib u tio n   d ata  o f   r a o b s er v atio n s   o n   g lo b al  p o s itio n in g   s y s tem   as  s h o wn   in   T ab le  3 .       T ab le  2 .   R ec ap itu latio n   o f   GPS o b s er v atio n   d ata   ca lcu latio n   r esu lts   Te st   w i t h   e q u a t i o n   f o r mu l a s   G P S - 1   G P S - 2   G P S - 3   Ea st i n g   N o r t h i n g   Ea st i n g   N o r t h i n g   Ea st i n g   N o r t h i n g   M e a n   ( X)   ( 1 )   7 0 8 6 4 6 . 9 6   1 0 6 8 1 6 7 8 . 6 6   7 0 8 6 4 9 . 5 3   1 0 6 8 1 6 7 9 . 4 1   7 0 8 6 4 5 . 9 9   1 0 6 8 1 6 7 8 . 0 8   M e d i a n   ( Me )   ( 2 )   7 0 8 6 4 6 . 8 8   1 0 6 8 1 6 7 8 . 8 0   7 0 8 6 4 9 . 4 6   1 0 6 8 1 6 7 9 . 6 4   7 0 8 6 4 6 . 0 3   1 0 6 8 1 6 7 8 . 1 0   M o d u ( M o )   ( 3 )   7 0 8 6 4 6 . 5 8   1 0 6 8 1 6 7 8 . 4 4   7 0 8 6 4 9 . 5 8   1 0 6 8 1 6 7 9 . 3 0   7 0 8 6 4 5 . 9 9   1 0 6 8 1 6 7 7 . 8 8   S t a n d a r d   D e v i a t i o n   ( S)   ( 4 )   1 . 0 9   1 . 0 8   1 . 1 9   1 . 3 2   0 . 5 4   0 . 6 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 7 2 0 - 1 7 3 4   1728   T ab le  3 .   R aw  d is tr ib u tio n   o f   o b s er v atio n s   f r o m   GPS r ec eiv er s   No   D a t e   C l o c k   G P S - AVG   G P S   TR I M B LE - 8   Ea st i n g   N o r t h i n g   Ea st i n g   N o r t h i n g   1   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 0 : 2 9 : 0 0   7 0 8 6 4 7 . 6 6 6   1 0 6 8 1 6 7 8 . 1 2 7   7 0 8 6 4 7 . 2 8 8   1 0 6 8 1 6 7 9 . 0 0 9   2   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 0 : 2 9 : 0 1   7 0 8 6 4 7 . 6 6 6   1 0 6 8 1 6 7 8 . 1 4 6   7 0 8 6 4 7 . 2 8 8   1 0 6 8 1 6 7 9 . 0 0 9   3   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 0 : 2 9 : 0 2   7 0 8 6 4 7 . 6 8 5   1 0 6 8 1 6 7 8 . 1 0 9   7 0 8 6 4 7 . 2 8 8   1 0 6 8 1 6 7 9 . 0 0 9   4   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 0 : 2 9 : 0 3   7 0 8 6 4 7 . 6 8 5   1 0 6 8 1 6 7 8 . 0 9 1   7 0 8 6 4 7 . 2 8 8   1 0 6 8 1 6 7 9 . 0 0 9   5   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 0 : 2 9 : 0 4   7 0 8 6 4 7 . 6 8 5   1 0 6 8 1 6 7 8 . 1 0 9   7 0 8 6 4 7 . 2 8 8   1 0 6 8 1 6 7 9 . 0 0 9                 3 5 9 9   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 1 : 2 8 : 5 8   7 0 8 6 4 6 . 6 7 9   1 0 6 8 1 6 8 0 . 7 2 3   7 0 8 6 4 6 . 6 7 9   1 0 6 8 1 6 8 0 . 7 2 3   3 6 0 0   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   1 1 : 2 8 : 5 9   7 0 8 6 4 6 . 6 6 1   1 0 6 8 1 6 8 0 . 7 2 3   7 0 8 6 4 6 . 6 6 1   1 0 6 8 1 6 8 0 . 7 2 3       C alcu latio n   o f   d ata  f r o m   GPS - AVG  an d   T r im b le - 8   GPS  with   v alid   af ter   co n v er s io n   to   U T M,   th en   th o b s er v atio n   d ata   is   an aly ze d   u s in g   s tatis tical  f o r m u la  eq u atio n s   with   ab s o l u te  m eth o d s   ( m ea n ,   m ed ia n ,   m o d e,   s tan d a r d   d e v iatio n )   wit h   th f o llo win g   d etails:        =  = 1 ( 1 + 2 + +  )   ( 5 )     GPS - AVG   E asti n g   : 7 0 8 6 4 7 . 5 3     No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 8 . 7 2   GPS - T R I M B L E   8   E asti n g   : 7 0 8 6 4 7 . 2 7   No r th in g   1 0 6 8 1 6 7 9 . 3 0     Me d ian   (  = 1 + 2 2     ( 6 )     GPS - AVG   E asti n g   : 7 0 8 6 4 7 . 4 6   No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 8 . 7 9   GPS - T R I M B L E   8   E asti n g   : 7 0 8 6 4 7 . 2 5   No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 9 . 2 9     Mo d u s   (  =  + ( + )    ( 7 )     GPS - AVG   E asti n g   : 7 0 8 6 4 6 . 8 7   No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 8 . 6 4   GPS - T R I M B L E   8   E asti n g   : 7 0 8 6 4 7 . 2 9   No r th in g   : 1 0 6 8 1 6 7 9 . 3 3     Stan d ar d   Dev iatio n   ( = ( 1  ) 2 1   )   ( 8 )     GPS - AVG   E asti n g   : 0 . 5 6   No r th in g   : 0 . 6 4   GPS - T R I M B L E   8   E asti n g   : 0 . 1 4   No r th in g   : 0 . 2 7     Deta ils   o f   th r ec ap itu latio n   o f   ca lcu latio n s   u s in g   s tatis tical  f o r m u la  eq u atio n s   with   ab s o lu te  m eth o d s   ( m ea n ,   m ed ian ,   m o d e,   s tan d ar d   d e v iatio n )   ca n   b s ee n   in   T ab le  4 .   Fo r   th ca lc u latio n   o f   s tan d ar d   d ev iatio n   o n   GPS - AVG  ea s tin g   o f   0 . 5 6   m   an d   n o r t h in g   o f   0 . 2 7   m ,   GPS - T R I MBLE   R 8   ea s tin g   o f   0 . 1 4   m   an d   n o r th in g   o f   0 . 2 7   m .   C ir cu lar   er r o r   p r o b a b ilit y   ( C E P)  s tan d ar d izatio n   is s u ed   b y   u - b lo x   Neo   7 M   f r o m   th e   ca lcu latio n   r esu lts   h as  m et  t h s tan d ar d   o f   2 . 5   m .   Vis u aliza tio n   o f   th e   an aly s is   o f   th r esu lts   o f   th e   co m p ar is o n   o f   th s tan d ar d   d ev iatio n   o f   ea s tin g   an d   n o r th in g   co o r d in ates  o n   ea c h   GPS - AVG  an d     GPS - T r im b le  R 8   as sh o wn   in   Fig u r 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E xp erimen ta l stu d o f p erfo r ma n ce   a n d   p r o to typ e   o f e llip tica l a ltit u d d etec tio n     ( Dw i A ji  Zu lfika r )   1729   T ab le  4 .   R ec ap itu latio n   r esu lt o f   GPS o b s er v atio n   d ata  ca lcu latio n     Te st   w i t h   e q u a t i o n   f o r mu l a s   G P S - AVG   G P S - TR I M B LE  R 8   Ea st i n g   N o r t h i n g   Ea st i n g   N o r t h i n g   M e a n   ( X)   7 0 8 6 4 7 . 5 3   1 0 6 8 1 6 7 8 . 7 2   7 0 8 6 4 7 . 2 7   1 0 6 8 1 6 7 9 . 3 0   M e d i a n   ( Me )   7 0 8 6 4 7 . 4 6   1 0 6 8 1 6 7 8 . 7 9   7 0 8 6 4 7 . 2 5   1 0 6 8 1 6 7 9 . 2 9   M o d u ( M o )   7 0 8 6 4 6 . 8 7   1 0 6 8 1 6 7 8 . 6 4   7 0 8 6 4 7 . 2 9   1 0 6 8 1 6 7 9 . 3 3   S t a n d a r d   D e v i a t i o n   ( S )   0 . 5 6   0 . 6 4   0 . 1 4   0 . 2 7           Fig u r 3 .   Vis u aliza tio n   o f   s tan d ar d   d e v iatio n   co m p ar is o n   f o r   ea ch   GPS       3 . 2 .     T ra ini ng   da t a   o f   a lt i t ud o bs er v a t io n wit h a bs o lute   m et ho d   Altitu d o b s er v atio n s   wer ca r r ied   o u f o r   f if teen   d ay s   f r o m   No v em b er   0 5 ,   2 0 2 3   t o   No v em b er   2 0 ,   2 0 2 3   with   a n   o b s er v atio n   ti m in ter v al  o f   f if teen   m in u t es,  with   th o b s er v atio n   lo c atio n   at  XYZ ,   with   co o r d in ates 0 6 ֯   0 9 ' 4 9 . 5 9 1 5 3   " -   10 6 ֯   5 3 ' 0 7 . 9 7 3 7 7   " E .   T h e n   th o b s er v atio n   d ata  was d o wn lo ad ed   an d   th d at a   was  v alid ated   u s in g   r aw  c o n v er s io n   f r o m   d ec im al  d eg r ee s   f o r m at  t o   co o r d in ate d   u n iv er s al  tim ( UT M f o r m at.   Fu r t h er m o r e,   to   an aly ze   an d   f i n d   o u h o b ig   t h s tan d ar d   d e v iatio n   is ,   an   a n al y s is   is   ca r r ied   o u u s in g   th s tatis tica eq u atio n   f o r m u la.   T h is   is   d o n to   f in d   o u an d   ascer tain   wh eth er   th is   to o ca n   r ea lly   r ec o r d   r aw  f r o m   GNSS  s ig n al  r ec o r d i n g   r esu lts ,   an d   to   f in d   o u th q u ality   o f   th e   d a ta  ca n   b e   v alid ated   co r r ec tly .   T h h eig h o b s er v at io n   d is tr ib u tio n   d ata  u s ed   is   1 , 5 3 6   d ata  r ec eiv ed   at  th GPS  r ec eiv er ,   th e   h eig h o b s er v atio n   r esu lts   f r o m   th d i s tr ib u tio n   d ata  will b u s ed   as  tr ain in g   d ata,   as sh o w n   in   T a b le  5 .       T ab le  5 .   GPS ele v atio n   d is tr ib u tio n   tr ain in g   d ata   N o .   D a t e   Ti mes     Tr a i n i n g   d a t a   d i s t r i b u t i n g   a l t i t u d e   M S a l t i t u d e   G EO I D   sep a r a t i o n   H I G H   e l l i p s o i d   G P S - 1   G P S - 2   G P S - 3   G P S - 1   G P S - 2   G P S - 3   G P S - 1   G P S - 2   G P S - 3   1   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   0 0 : 0 0   2 9 . 8 0   3 2 . 9 0   3 3 . 3 0   2 . 1 0   2 . 1 0   3 0 . 8 0   2 7 . 7 0   3 0 . 8 0   3 1 . 2 0   2   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   0 0 : 1 5   3 3 . 4 0   3 3 . 7 0   3 2 . 4 0   2 . 1 0   2 . 1 0   3 1 . 6 0   3 1 . 3 0   3 1 . 6 0   3 0 . 3 0   3   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   0 0 : 3 0   3 3 . 3 0   2 8 . 6 0   3 4 . 9 0   2 . 1 0   2 . 1 0   2 6 . 5 0   3 1 . 2 0   2 6 . 5 0   3 2 . 8 0   4   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   0 0 : 4 5   3 4 . 2 0   3 0 . 7 0   3 1 . 3 0   2 . 1 0   2 . 1 0   2 8 . 6 0   3 2 . 1 0   2 8 . 6 0   2 9 . 2 0   5   0 5 / 1 1 / 2 0 2 3   0 1 : 0 0   2 6 . 9 0   3 1 . 0 0   2 9 . 1 0   2 . 1 0   2 . 1 0   2 8 . 9 0   2 4 . 8 0   2 8 . 9 0   2 7 . 0 0                           1 5 3 5   2 0 / 1 1 / 2 0 2 3   2 3 : 3 0   2 7 . 1 0   3 2 . 5 0   2 9 . 0 0   2 . 1 0   2 . 1 0   3 0 . 4 0   2 5 . 0 0   3 0 . 4 0   2 6 . 9 0   1 5 3 6   2 0 / 1 1 / 2 0 2 3   2 3 : 4 5   2 7 . 2 0   3 0 . 4 0   3 0 . 2 0   2 . 1 0   2 . 1 0   2 8 . 3 0   2 5 . 1 0   2 8 . 3 0   2 8 . 1 0       T o   o b tain   v alid   altitu d d ata  f r o m   th GPS  r ec eiv er   with   HI GH  E llip s o id   af ter   co n v er s io n   to   UT M,   th o b s er v atio n   d ata   is   an aly z ed   u s in g   a   s tatis tical  f o r m u la  e q u atio n   with   th ab s o l u te  m et h o d   ( m ea n ,   m ed ian ,   m o d e,   s tan d a r d   d e v iatio n )   wit h   th f o r m u la:     Me an   ( =  = 1 ( 1 + 2 + +  ) )   ( 9 )     GPS - 1   : 2 6 . 3 0   GPS - 2   : 2 6 . 5 0   GPS - 3   : 2 6 . 9 0     Me d ian   (  = 1 + 2 2   )   ( 10 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.