Arbetet kan ur ett långsiktigt perspektiv kopplas till det hållbara utvecklingsmålet 9 (Industrier, innovation och infrastruktur) under förenta nationernas organisation. Motiveringen är att arbetet främst behandlar felkällor inom geodesi vars påverkan hos mätningar är viktigt att ha kunskap om då ny eller befintlig infrastruktur utvecklas.
35
7 Slutsats
I detta examensarbete undersöktes storlek, fördelning samt eventuella reflekterande objekt av flervägsfel hos 16 punkter på gräsytan framför hus 45 på Högskolan i Gävle. Vidare analyserades även de satelliter vars signaler hade högst påverkan av flervägsfel samt huruvida det var möjligt att göra kopplingar relaterat till flervägsfel mellan de efterberäknade koordinaterna från en statisk mätning mot mätning i realtid.
Slutsatser för studien är:
• Medelvärde och RMS för flervägsfel varierar i storlek på centimeter till
decimeternivå över undersökningsområdet där punkterna 2,3 och 12 är högst påverkade. Detta beror på att mottagna signaler vid punkterna innehåller flervägs även vid högre elevationsmasker.
• Ökad elevationsmask reducerar flervägsfelet upp till 15° på
undersökningsområdet då observationer från lägre satelliter (högre påverkan av flervägsfel) utesluts i beräkningen.
• Signaler från satelliterna R10, R11, R19, R20 och G15 bidrar till högst
medelvärde av flervägsfel för punkterna 2,3 och 12 eftersom högt flervägsfel förekommer i båda frekvenserna under längre observationstider.
• Möjliga reflektionsobjekt kan uppskattas för punkterna 2, 3 och 12 då
samband kan tolkas för signaler innehållande högst flervägsfel i riktning mot undersökningsområdet.
• Observationstider bör utökas för att ytterligare öka överbestämningen och
trovärdigheten för analysen.
• Jämförelseanalys av de relativa mätningsmetoderna är svårbedömd vid endast
utvärdering av koordinatskillnader och osäkerheter i plan och höjd.
För framtida studier är en rekommendation att utöka undersökningsområdet för att samla in observationer vid mer varierande miljöförhållanden. Detta för att lättare kunna dra slutsatser om varför och var flervägsfel är högre.
I den här studien undersöktes totalt 16 punkter, vilket kan reduceras i antal för att tidsmässigt kunna göra en mer djupgående analys då tiden för bearbetning kan förkortas.
Om fortsatt jämförelse av mätningsmetoder relaterat till flervägsfel ska göras rekommenderas användning av instrument där även realtidsobservationer kan exporteras till RINEX formatet. Ett annat tillvägagångssätt hade också varit att istället jämföra kodmätningsmetoder mot bärsvågsmetoder.
Tillskillnad mot förfarandet i denna undersökning där satellitsystemen GPS och GLONASS kombinerades kan en vidareanalys relaterat till flervägsfel istället göras separat för systemen.
37
Referenser
Bilich, A. & Larson, K. (2007). Mapping the GPS multipath environment using the signal-to-noise ratio (SNR). RADIO SCIENCE, 42(6), 6:1–16. doi:
10.1029/2007Rs003652
E. D, Kaplan. & C. J, Hegarty. Understanding GPS: principles and applications. Norwood: Artech House.
Engfeldt, A. & Jivall, L. (2003). Rapportserie: Geodesi och Geografiska
informationssystem: Så fungerar GNSS (ISSN, 280–5731). Gävle: Lantmäteriet. Från
https://www.lantmateriet.se/globalassets/kartor-och-geografisk-information/gps-och-geodetisk-matning/rapporter/lmv_rapport_2003-10_sa_fungerar_gnss.pdf El-Rabbany, A. (Ed.). (2002). Introduction to GPS: The global positioning system. Norwood: Artech House.
ESA. (2010). Galileo Service. Hämtad 13 Juni, 2019, från Eurpoean Space Agency, http://www.esa.int/Our_Activities/Navigation/Galileo/Galileo_services Estey, L., H. & Merteens, C., M. (1999). TEQC: The Multi-Purpose Toolkit for GPS/GLONASS Data. GPS Solutions. 3 (1), 42–49. doi:10.1007/PL00012778 Fang, Y., Hong, Y., Zhou, O.G., Liang, W. & WenXue, L. (2015). A GNSS Satellite Selection Method Based on SNR Fluctuation in Multipath Environments.
International Journal of Control and Automation, 8(11), 313–324.
doi:http://dx.doi.org/10.14257/ljca.2015.8.11.30
Galala, A., Kaloop, M., Rabah, M. & Zeidan, Z. (2018). Improving Precise Point Positioning Convergence Time through TEQ Multipath Linear Combination. Journal
of Surveying Engineering, 144(2), 1–11. doi:
10.1061/(ASCE)SU.1943-5428.0000250
HMK – baserad detaljmätning (2017). Handbok i mät- och kartfrågor,
GNSS-baserad detaljmätning 2017. Gävle: Lantmäteriet
HMK – Geodesi, GPS (1996). Handbok i mät- och kartfrågor, Geodesi, GPS 1996. Gävle: Lantmäteriet
Hoffman-Wellenhof, B., Lichtenegger, H. & Wasle, E. (2008). GNSS-Global
Navigation Satellite Systems. GPS, GLONASS, Galileo and more. Wien:
SpringerWienNewYork.
Håkansson, M. (2018). Characterization of GNSS observations from a Nexus 9
Jin, S., Qian, X. & Kutoglu, H. (2016). Snow Depth Variations Estimated from GPS-Reflectometry: A Case Study in Alaska from L2P SNR Data. Remote Sensing,
8(1), 1:1–15. doi: 10.3390/rs8010063
Kamatham, Y., Sarma, A.D., Kumar, A. & Satyanarayana, K. (2013). Spectral Analysis and Mitigation of GPS Multipath Error Using Digital Filtering for Static Applications. IETE Journal of Research, 53(2), 156–166. doi: 10.4103/0377-2063.113036
Karaim, M., Elsheikh, M. & Noureldin, A. (2018). GNSS Error Sources. In B. R. B. Rustamov, & A. M. Hashimov (Eds.). Multifunctional Operation and Application of GPS (pp. 69–83). London: IntechOpen.
Lantmäteriet.(u.å.). Felkällor vid GNSS-mätning. Hämtad 3 Maj, 2019, från Lantmäteriet,
https://www.lantmateriet.se/sv/Kartor-och-geografisk- information/GPS-och-geodetisk-matning/GPS-och-satellitpositionering/Metoder-for-GNSS-matning/Felkallor-vid-GNSS-matning/
Rovera, G.D., Abgrall, M.,Uhrich, P., Defraigne, P. & Bertrand, B. (2018). GNSS antenna multipath effects. 2018 Frequency and Time Forum (EFTF), Turin, 2018, pp. 208–211. doi: 10.1109/EFTF.2018.8409034
Špánik, P. & Hefty, Ján. (2017). Multipath detection with the combination of SNR measurements – Example from urban environment. Geodesy and cartography, 66(2), 305–315. doi: 10.1515/geocart-2017-0020.
Strode, P. & Groves, P. (2015). GNSS multipath detection using three-frequency signal-to-noise measurements. GPS Solutions, 20(3), 399–412. doi:
10.1007/s10291-015-0449-1
Wang, Shinan. (2016). Detection and Analysis of GNSS Multipath. Examensarbete, KTH Royal institute of technology, School of architecture and the built
environment.
Yang, H., Yang, X., Sun, B. & Su., H. (2016). Global Navigation Satellite System Multipath Mitigation Using a Wave-Absorbing Shield. Sensor, 16(8), 1–13. doi: 10.3390/s16081332
Yedukondalu, K., Sarma, D.A. & Srinivas, S.V. Estimation and mitigation of GPS Interference using Adaptive filtering. Progress In Electromagnetics Research M, 21(), 133–148. doi: 10.2528/PIERM11080811
Yulong, G., Xuhai, Y., WeiJin, Q., Haiyan, Y., Wei, G., Feng, Z., Mingjun, O. & Shengli, W. (2018). Mitigation of the multipath effect in BDS-based time transfer using a wave-absorbing shield. Advances in Space Research 63(9), 2771–2783. doi: 10.1016/j.asr.2018.05.008
A1 Bilaga A Punkt nr. L1 (0°) L2 (0°) L1 (10°) L2(10°) L1 (15°) L2(15°) L1 (20°) L2(20°) 1 0,0957 0,1483 0,0871 0,1354 0,0854 0,1290 0,0833 0,1253 2 0,1957 0,2955 0,1920 0,2838 0,1910 0,2782 0,1924 0,2768 3 0,1955 0,2559 0,1871 0,2452 0,1827 0,2368 0,1819 0,2417 4 0,0889 0,1230 0,0791 0,1092 0,0689 0,1014 0,0641 0,0984 5 0,0592 0,1067 0,0529 0,0864 0,0483 0,0773 0,0458 0,0741 6 0,1027 0,1546 0,0998 0,1490 0,0980 0,1400 0,0957 0,1329 7 0,0746 0,1259 0,0679 0,1161 0,0652 0,1128 0,0620 0,1098 8 0,0616 0,1064 0,0554 0,0945 0,0494 0,0873 0,0474 0,0837 9 0,1613 0,1989 0,1597 0,1995 0,1581 0,1955 0,1586 0,1866 10 0,1618 0,2145 0,1607 0,2131 0,1588 0,2085 0,1606 0,2002 11 0,1649 0,2074 0,1623 0,2052 0,1611 0,2019 0,1651 0,2018 12 0,1537 0,2525 0,1501 0,2447 0,1474 0,2335 0,1497 0,2311 13 0,0561 0,1299 0,0527 0,1238 0,0474 0,1180 0,0454 0,1190 14 0,0714 0,1533 0,0669 0,1452 0,0603 0,1373 0,0577 0,1313 15 0,0714 0,1382 0,0708 0,1248 0,0628 0,1143 0,0641 0,1115 16 0,1075 0,1601 0,1004 0,1525 0,0958 0,1500 0,0939 0,1514 Punkt nr. SNR(L1) 0° SNR(L2) 0° SNR(L1) 10° SNR(L2) 10° SNR(L1) 15° SNR(L2) 15° SNR(L1) 20° SNR(L2) 20° 1 45,5581 40,6661 46,0230 41,1835 46,7315 42,1283 47,3614 42,9374 2 46,0478 40,4953 46,9819 41,0197 47,7155 41,8490 48,3945 42,6696 3 46,2034 40,6307 46,7533 41,2368 47,4831 42,1074 48,1456 42,9581 4 46,0565 40,4186 46,6444 41,0900 47,3719 42,0259 47,9473 42,8220 5 46,2528 40,4618 46,7703 41,0784 47,5557 42,1050 48,2153 43,0092 6 46,5312 40,7098 46,9758 41,2436 47,7125 42,1348 48,2999 42,8934 7 46,1448 40,6329 46,6467 41,2267 47,3378 42,0515 48,0196 42,9038 8 46,2766 40,5228 46,8333 41,2095 47,4701 42,0686 48,0933 42,8995 9 45,4885 40,8213 45,8958 41,2988 46,7155 42,3143 47,3540 43,1940 10 46,5795 40,7235 47,0315 41,2442 47,8193 42,2176 48,4508 43,0920 11 46,3193 40,6070 46,8346 41,1793 47,6461 42,1988 48,3711 43,0804 12 46,4752 40,3852 47,0756 41,0532 47,9122 42,0440 48,6388 42,9062 13 45,6693 40,4129 46,0862 40,8877 46,8629 41,8399 47,4600 42,6153 14 46,6732 40,3426 47,1655 40,8717 47,9974 41,7989 48,6593 42,5523 15 46,4186 40,1993 47,0004 40,7968 47,8246 41,7764 48,4620 42,5971 16 45,4601 40,6754 46,0372 41,3226 46,8581 42,3031 47,5762 43,1790
Tabell A1. Medelvärdet av flervägsfelen hos L1 och L2 frekvenserna vid 0, 10, 15 och 20° i
meter.
Tabell A2. Medelvärdet av signal till brusförhållandet hos L1 och L2 frekvenserna vid 0, 10, 15
Tabell A3. GDOP, PDOP, HDOP och VDOP för punkterna 1–16.
Tabell A4. Höjdskillnader (m) punkterna 1–16 i nollplanet. Måttband med offset på 360 mm.
Mätpunkter Höjdskillnad (m) Beräknad instrumenthöjd (m) Mätt höjd (m) Skillnad (m) 1 0 1,140 1,141 -0,001 2 0,203 0,937 0,936 0,001 3 0,124 1,016 1,016 0 4 -0,036 1,248 1,247 0,001 5 0,060 1,080 1,084 -0,004 6 0,127 1,013 1,011 0,002 7 0,158 0,982 0,981 0,001 8 0,145 1,067 1,068 -0,001 9 -0,025 1,165 1,167 -0,002 10 -0,023 1,163 1,162 0,001 11 0,090 1,050 1,051 -0,001 12 0,203 0,937 0,938 -0,001 13 0,021 1,119 1,119 0 14 0,023 1,117 1,116 0,001 15 0,014 1,126 1,127 -0,001 16 0,051 1,089 1,089 0
Mätpunkter GDOP PDOP HDOP VDOP
1 1,4 1,3 0,6 1,1 2 1,4 1,3 0,6 1,1 3 1,4 1,3 0,6 1,1 4 1,4 1,3 0,6 1,1 5 1,4 1,3 0,6 1,1 6 1,4 1,3 0,6 1,1 7 1,4 1,3 0,6 1,1 8 1,4 1,3 0,6 1,1 9 1,4 1,3 0,6 1,1 10 1,4 1,3 0,6 1,1 11 1,4 1,3 0,6 1,1 12 1,4 1,3 0,6 1,1 13 1,4 1,3 0,6 1,1 14 1,4 1,3 0,6 1,1 15 1,4 1,3 0,6 1,1 16 1,4 1,3 0,6 1,1
A3
Tabell A5. Medelvärden (m) och RMS för flervägsfel
på L1 och L2 frekvenserna vid 10°, Inmätningstid samt Inmätningsdag.
Mätpunkter Medeltal, L1 (10°) RMS, L1 (10°) Medeltal, L2(10°) RMS, L2 (10°) Tid (UTC) Datum 1 0,0871 0,1393 0,1354 0,2015 08:19–11:19 11/4/2019 2 0,1920 0,3007 0,2838 0,4279 08:19–11:19 11/4/2019 3 0,1871 0,2706 0,2452 0,3615 08:19–11:19 11/4/2019 4 0,0791 0,1286 0,1092 0,1643 08:19–11:19 11/4/2019 5 0,0529 0,0877 0,0864 0,1341 08:15–11:15 12/4/2019 6 0,0998 0,1434 0,1490 0,2056 08:25–11:25 10/4/2019 7 0,0679 0,0948 0,1161 0,1549 08:25–11:25 10/4/2019 8 0,0554 0,0800 0,0945 0,1342 08:25–11:25 10/4/2019 9 0,1597 0,2323 0,1995 0,2992 08:30–11:30 9/4/2019 10 0,1607 0,2252 0,2131 0,3026 08:30–11:30 9/4/2019 11 0,1623 0,2354 0,2052 0,3051 08:15–11:15 12/4/2019 12 0,1501 0,2223 0,2447 0,3571 08:15–11:15 12/4/2019 13 0,0527 0,0849 0,1238 0,1744 08:35–11:35 8/4/2019 14 0,0669 0,0998 0,1452 0,2064 08:35–11:35 8/4/2019 15 0,0708 0,0977 0,1248 0,1706 08:35–11:35 8/4/2019 16 0,1004 0,1606 0,1525 0,2264 08:15–11:15 12/4/2019
Bilaga B
B2
Figur B2. Skyplot över punkt 9 och 10 (9/4/2019)(08:26–11:32 UTC)
B4
Bilaga C
Figur C1. Satelliten G11 signalpåverkan för punkt 2 på L1 frekvensen
C2
Figur C3. Satelliten G11 signalpåverkan för punkt 3 på L1 frekvensen
Figur C5. Satelliten G11 signalpåverkan för punkt 12 på L1 frekvensen.
C4
Figur C7. Satelliten G15 signalpåverkan för punkt 2 på L1 frekvensen.
Figur C9. Satelliten G15 signalpåverkan för punkt 3 på L1 frekvensen.
C6
Figur C11. Satelliten G15 signalpåverkan för punkt 12 på L1 frekvensen.
Figur C13. Satelliten R01 signalpåverkan för punkt 12 på L1 frekvensen.
C8
Figur C15. Satelliten R08 signalpåverkan för punkt 2 på L1 frekvensen.
Figur C17. Satelliten R08 signalpåverkan för punkt 3 på L1 frekvensen.
C10
Figur C19. Satelliten R19 signalpåverkan för punkt 2 på L1 frekvensen.
Figur C21. Satelliten R19 signalpåverkan för punkt 3 på L1 frekvensen.
C12
Figur C23. Satelliten R19 signalpåverkan för punkt 12 på L1 frekvensen.