Antennmodellering vid GNSS/RTK-mätning
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 29

Antennmodellering vid GNSS/RTK-mätning PowerPoint PPT Presentation


  • 117 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Antennmodellering vid GNSS/RTK-mätning. Andreas Engfeldt Seminarium på KIF/MätKart08 Lund, 22 maj 2008. Vad är det egentligen man mäter till? Antennkalibrering – relativ och absolut Antennkalibrering på Lantmäteriet/SWEPOS Stationsberoende effekter Användning av antennmodeller

Download Presentation

Antennmodellering vid GNSS/RTK-mätning

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Antennmodellering vid gnss rtk m tning

Antennmodellering vid GNSS/RTK-mätning

Andreas Engfeldt

Seminarium på KIF/MätKart08Lund, 22 maj 2008


Inneh ll

Vad är det egentligen man mäter till?

Antennkalibrering – relativ och absolut

Antennkalibrering på Lantmäteriet/SWEPOS

Stationsberoende effekter

Användning av antennmodeller

Antennmodeller för GLONASS

Slutsatser

Innehåll


Vad m ter man till

Vad mäter man till?

  • Fasmätningarna refererar till antennens elektriska centrum

  • Antennens elektriska centrum varierar med - frekvens- elevation- azimut- miljön

  • En antennmodell beskriver elektriska centrums läge i förhållande till en fysisk punkt (ARP)


Antennmodellering vid gnss rtk m tning

Bestämning av periodobekanta

  • Avståndet mellan mottagare och satellit är ett okänt antal hela våglängder (periodobekanta) plus en del av en våglängd

  • När initialiseringen är klar erhålls s.k. fixlösning och före det kallas den flytlösning

  • Fixering av periodobekanta stärker lösningen, särskilt för korta mättider

  • Bestämning av periodobekanta görs främst på L1, men även på L2 samt på olika kombinationer av dem


Antennmodellering vid gnss rtk m tning

Linjärkombinationer

  • Widelane (L1-L2): 86,2 cm

    • Lätt att bestämma periodobekanta (bra lösning som ett första steg)

  • Narrowlane (L1+L2): 10,7 cm

    • Effektiv för att eliminera jonosfärens inverkan

  • Jonosfärsfri linjärkombination: L3 (L1-L2)

    • Eliminerar jonosfärens inverkan (bra för långa baslinjer)


Frekvensberoendet

Exempel AOAD/M_T (= Dorne Margolin T)

Offset i höjd: L1 = 0.1100 m

L2 = 0.1280 m

Bildar man den jonosfärsfria linjärkombinationen L3

<->

blir elektriska centrum L3=0.0822 m

Medelfelets fortplantningslag ger L3= 3xL1 , ännu större osäkerhet vid lösning av troposfärsparametrar

Frekvensberoendet


Antennkalibrering

Antennkalibrering

  • Bestämma en antennmodell som beskriver elektriska centrums läge i förhållande till ARP som en funktion av azimut och elevation för de aktuella frekvenserna L1 och L2.

  • Relativ

  • - NGS

  • - LMV

  • Absolut

  • - Geo++


Relativ kalibrering ngs

Utrustning:

Två stabila pelare

Två mottagare

Ett atomur

En referensantenn, som används vid

alla kalibreringar

Referensantenn AOAD/M_T:

L1: N=0, E = 0, U = 110.0 mm

L2: N=0, E = 0, U = 128.0 mm

Inga PCV (Phase Center Variations)

Utförs i två steg:

1. Bestämning av offset i NEU

(North East Up)

2. Elevationsberoendekorrektioner PCV

(Azimutkorrektioner bestäms ej)

Relativ kalibrering - NGS


Ngs skatting av medeloffset

Antenner monteras på pelare och orienteras mot norr

24 timmars observationstid

Lägsta använda elevationsvinkel: 15 grader

Traditionell baslinjeberäkning baserad på dubbeldifferenser

Separat beräkning för L1 och L2

Kort baslinje -> jonosfär och troposfär = 0

Multipath har samma värde på båda stationerna

NEU-offset bestäms genom att jämföra de kända koordinaterna på roverstationen med de beräknade

NGS skatting av medeloffset


Ngs skattning av pcv

PCV skattas i förhållande till offsetvärdena för L1 och L2

PCV skattas ner till 10° elevation

Observationerna är enkeldifferenser

Endast skillnader mellan elevationer intressant

Atomur bestämmer mottagarklockorna

NGS skattning av PCV


Exempel fr n ngs

Exempel från NGS

ANTENNA ID DESCRIPTION DATA SOURCE (# OF TESTS) YR/MO/DY

|AVE = # in average

[north] [ east] [ up ] | L1 Offset (mm)

[90] [85] [80] [75] [70] [65] [60] [55] [50] [45] | L1 Phase at

[40] [35] [30] [25] [20] [15] [10] [ 5] [ 0] | Elevation (mm)

[north] [ east] [ up ] | L2 Offset (mm)

[90] [85] [80] [75] [70] [65] [60] [55] [50] [45] | L2 Phase at

[40] [35] [30] [25] [20] [15] [10] [ 5] [ 0] | Elevation (mm)

LEIAT502 Aero element L1/L2, External NGS ( 2) 99/06/14

.3 2.0 61.8

.0 1.5 2.9 4.2 5.3 6.4 7.4 8.2 8.8 9.1

9.1 8.9 8.3 7.1 5.5 3.3 .3 .0 .0

-1.4 1.8 65.4

.0 -1.2 -1.5 -1.3 -.6 .3 1.1 2.0 2.6 2.9

2.8 2.4 1.6 .5 -1.1 -2.7 -4.6 .0 .0


Problem med relativkalibrering

Multipath

Lägsta elevationsvinkeln 10 grader

Satellittäckningen är inte total det finns alltid hål

Azimutskillnader skattas inte

Alla resultat är relaterade till en antenn som har antagna parametrar

Ev. osäkerhet i kända koordinater

Problem med relativkalibrering


F rb ttringar av relativ metod

Gör två uppställningar där den antenn som skall kalibreras vrids 180° mellan sessionerna (orientering mot norr resp. syd)

Förbättringar av relativ metod

Norr mätning

Syd mätning

Syd beräkning

Medel beräkning

Antennoffset på antenn som skall kalibreras

Fel p.g.a. referensantennens modell och koordinater

  • Medelmodellen är oberoende av fel i referensen

  • Kompensation för bristande satellitkonfiguration

  • Absolut i horisontalled


Absolutkalibrering geo

Endast en mottagare och en antenn används

En robot används för att göra kontrollerade rotationer och lutningar av antennen

Odifferentierade observationer används

Differensen mellan två epoker används som observation vid skattning av offset och PCV-korrektioner

Kalibreringstid ca 4 timmar, 6000-8000 lägen på antennen.

Absolutkalibrering - Geo++

Absolut bestämning av offset och PCV genom rotation av antennen


Exempel fr n geo

Exempel från Geo++

Offsetvärden och elevations- och azimutberoende PCV (ner till 0° samt standard-avvikelser är beräknade


F rdelar med absolutkalibrering

Parametrarna är absoluta, ej beroende av referens

Multipath elimineras

Azimutkorrektioner

Full täckning på alla elevationsvinklar och riktningar (inga hål)

Lägsta elevationsvinkel 0°

Repeterbarhet 0.1 – 0.3 mm

Fördelar med absolutkalibrering


L nken mellan absoluta och relativa kalibreringar

De relativa kalibreringarna från NGS är i förhållande till en specifik referensantenn av typen AOAD/M_T, m.h.a. absolutvärden för denna antenn och de nominella värden som använts vid den relativa kalibreringen kan man konvertera mellan absoluta och relativa modeller

Länken mellan absoluta och relativa kalibreringar

Nominella värden för referens

L1: N=0, E = 0, U = 110.0 mm

L2: N=0, E = 0, U = 128.0 mm

Absolut modell

L1: N= 0.6, E= -0.5, U= 91.2 mm + PCV

L2: N=-0.1, E= -0.6, U= 120.1 mm +PCV

AntennABS = AntennREL – RefREL + RefABS


Antennkalibrering p lmv

Antennkalibreringsfält på Lantmäteriets tak etablerat april 2007.

Antennstativ liknande SWEPOS klass B.

Borttagbara fästen för radomer.

Inmätt med totalstation (plan≈0.5 mm, höjd≈0.3 mm)

Antennkalibrering på LMV

  • Alla nya antenner på SWEPOS testas

  • Sessioner både i nord- och syd-orientering

  • Offset och PCV bestäms

  • Beräkning liknande NGS fast i Bernprogrammet


Stationsberoende effekter

Antennens elektriska centrum påverkas dessutom av miljön som den mäter i p.g.a.:

multipath

”elektrisk förlängning” av antennen

Ändrad miljö kring antennen, t.ex.

Radom

nya byggnader i närheten

nytt tak på intilliggande byggnad

röjning av vegetation

mikrovågsabsorberande material

olika montering (trefot, stativ, pelare…)

påverkar antennens elektriska centrum och därmed beräknade positioner

Olika antenner är olika känsliga

Satellit

Förlängd signalväg

Stationsberoende effekter

Antenn


Exempel leiat502

Beräkningar på data från Kirgisistan visar olika egenskaper för antennen LEIAT502 beroende på om den varit monterad på stativ eller på pelare. Upptäcktes genom s.k. elevationsgränstest (jämförelse mellan 10°- och 25°-lösningar)

Kalibrering mot Dorne Margolin T-antenn på stativ visar att LEIAT502 på pelaren blir 3-4 cm för hög vid användning av NGS (relativa) antennmodell, jonosfärsfri linjärkombination, skattning av troposfärsparametrar, 10° elevationsgräns, elevationsberoende viktsättning. LEIAT502 på stativ har inget signifikant systematiskt fel vid motsvarande beräkningsmodeller.

Exempel LEIAT502

+


Val av antenntyp

En bra antenntyp har följande egenskaper:

Symmetrisk (liten horisontell offset och litet azimutberoende)

Litet elevationsberoende

Liten spridning mellan olika exemplar

Är okänslig för miljön

Viktigt att det finns en bra antennmodell för den antenntyp som man ska använda

annars kan man skicka antennen + ev. radom för kalibrering

Val av antenntyp


Anv ndning av antennmodeller

Olika antennmodeller från olika källor är inte kompatibla med varandra

Använda antennmodeller påverkar beräknade positioner, vilket även gäller realiseringen av referenssystemet!

För bästa konsistens med referenssystemet bör samma typ av antennmodeller (relativ/absolut) användas som i realiseringen av systemet

Använd samma typ av antennmodeller för alla antenner vid relativ mätning

Identifiera vilken typ av antenn som används, bilder hos NGS, Geo++, leverantörer

Var noggrann vid egen komplettering i antennfiler (olika format, teckenkonvention, elevation/zenitdistans, ordning)

Användning av antennmodeller


Anv ndning statisk m tning

Orientera antennerna mot norr

Antennhöjdsmätning kompatibel med referens för antennmodellen

Elevationsgränstest användbart för att testa antennmodellen

Egen beräkning: full kontroll över vilka antennmodeller som används (följ de allmänna råden)

SWEPOS beräkningstjänst: använder IGS/NGS relativa antennmodeller

Identifiera antenntyp – beteckning i lista på SWEPOS hemsida

Vertikal antennhöjd till ARP

Användning –statisk mätning


Anv ndning rtk

Svårt/omöjligt att orientera mot norr -> horisontalfelen kan ge dubbel effekt. Välj en antenn som är bra centrerad och har liten inverkan på olika elevationsvinklar!

Användning - RTK

  • Egen referens: ofta modeller från instrumentleverantören

  • SWEPOS nätverks-RTK:

  • Referensdata från virtuella stationer med ”nollantenn” (ingen offset, inga PCV)

  • Nollantennen i SWEPOS nätverks-RTK är baserad på NGS relativa antennmodeller

  • Använd NGS relativa modell på rovern


Hur r det med glonass

Olika frekvenser

Ofta används GPS PCV

Nu bättre konfiguration

PCV skattat för banden L1 och L2 (ej frekvensoberoende)

Inte lika noggrant som för GPS

Nyutvecklad metod som tar hänsyn till de unika frekvenserna (delta PCV linjärt)

Hur är det med GLONASS?


Pcv och delta pcv

PCV och Delta PCV

Glonass kalibrering

ASH700936D_M SNOW


Var f r man tag p modeller

NGS, National Geodetic Survey (gratis)

http://www.ngs.noaa.gov/ANTCAL/

+ relativa modeller+ relativa modeller konverterade till absoluta+ under 2008 kommer även ”riktiga” absolutkalibreringar att genomföras på NGS

IGS, International GNSS Service (gratis)

ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/station/general/+ relativa modeller, huvudsakligen från NGS+ absoluta modeller från Geo++ (med förbehåll) och kompletterade med relativa modeller konverterade till absoluta

GEO++ Pris 125€ för 3 år (Gratis att titta)

http://anton.geopp.de/gnpcvdb/pcvdb/GNPCVDB.html+ absoluta modeller(+ absoluta modeller konverterade till relativa)

Instrumentleverantörer

Var får man tag på modeller?


Slutsatser

Beräknade positioner är beroende av beräkningsmodeller och då inte minst de antennmodeller som har använts (andra viktiga faktorer är elevationsgräns och typ av lösning (L1/L3))

Blanda inte antennmodeller från olika källor, framförallt inte absoluta och relativa

Tänk på att koordinaterna får olika ”dialekter” med relativa och absoluta antennmodeller, hur är referenssystemet realiserat?

Absoluta antennmodeller löser inte alla problem, stationsberoende effekter kvarstår

Var noggrann vid hantering av antennmodeller och gör tester med ny utrustning/nya antennmodeller

Slutsatser


Fr gor

Tack för visat intresse!

Frågor?


  • Login