Figur 17–20 redovisar det sammanlagda antalet satelliter under varje 45 minuters session.
För samtliga mätningar fanns det flest satelliter för GPS. Galileo hade minst antal tillgängliga satelliter med något färre tillgängliga än GLONASS. Bilaga C redovisar antalet satelliter samt PDOP-värden under varje 5 minuters period.
Figur 17. Antalet satelliter den 2 maj för session 1.
Figur 18. Antalet satelliter den 3 maj för session 2.
8
Figur 19. Antalet satelliter den 3 maj för session 3.
Figur 20. Antalet satelliter den 3 maj för session 4.
13
5 Diskussion
I denna studie har Galileo undersökts med statisk mätning och jämförts mot andra satellitsystem. Liknande studie har gjorts tidigare av Eklund och Olofsson (2018) som undersökt Galileo med snabbstatisk mätning med sessionstider uppdelade för att jämföra mottagna avvikelser med känd punkt. I Eklund och Olofssons (2018) studie användes en liknande arbetsprocess vid GNSS mätning som Lantmäteriet (2020d) rekommenderar vilket även användes i denna studie.
Resultatet för studien visar på en avvikelse från stompunkten vilket gav en lägesosäkerheten som var större än förväntat. Session fyra hade en lägesosäkerhet i plan på cirka 1,1 cm och session två och tre upp till 2,8 cm respektive 3,3 cm till stompunkten. Störst lägesosäkerhet i plan hade session ett på 4,7 cm. Lägesosäkerheten i höjd var lägst för session ett på cirka 2,4 cm följt av session fyra på 3,3 cm. Session två och tre var på 4,9 respektive 4,8 cm.
Faktorer som kan ha påverkat lägesosäkerheten är mätinstrument, satellitsignaler eller fel under mätningen.
Mätinstrumenten har flertalet osäkerheter i tillbehör som stativ, trefot, optiskt lod samt GNSS-mottagarens mätosäkerhet. En brist i studien är att ingen större kontroll av instrumenten genomfördes innan mätningen utfördes, utebliven kalibrering och justering av dessa instrument kan ha påverkat lägesosäkerheten. GNSS-mottagarnas osäkerhet för en baslinje på 7 km kan ha påverkat studiens resultat för lägesosäkerheten.
För satellitsignalerna sågs inga större störningar under mätningen för Jonosfärförhållanden enligt bilaga E. Även satellitgeometrin var god och PDOP-värden under 4 uppmättes för samtliga sessioner vilket redovisas i bilaga C. Påverkan av lägesosäkerheten av satellit-signaler anses därmed ha varit minimal.
Fel under mätningen beror inte minst på hur väl mätpunkter är definierade. I studien gjordes ingen kontroll över stompunkterna och därmed finns en osäkerhet. Mätning av antennhöjden och centrering över punkten påverkar även lägesosäkerheten.
I session ett uppvisades en större avvikelse jämfört mot de andra tre sessionerna. Utifrån faktorer som kan ha påverkat mätningen kan inte grova fel uteslutas från sessionen.
Med beräkningsprogrammet kontrollerades antennmodell, fixlösning och elevationsvinkel.
Däremot så uteslöts inga satellitobservationer från sessionsberäkningarna. För att förbättra mätresultatet kan satellitobservationer av kortare del av sessionen eller försvagade signaler räknas bort. En anledning till att detta inte gjordes var för att urvalet hade blivit begränsat och det hade krävts flertalet mer tidskrävande mätningar.
Resultatet i studien visar på hög precision med en låg spridning inom varje session.
Standardosäkerheten var låg, lägesosäkerheten var däremot hög vilket troligtvis beror på något grovt eller systematiskt fel. En kontroll av stompunkterna bör rimligtvis ha gjorts eftersom referensstationen ger koordinaterna till roverstationen vilket medför eventuella
fel. Stompunkten i Åshagen hade en lägesosäkerhet på 0,015 m i plan och 0,025 m i höjd enligt bilaga F, vilket är en avvikelse som är mindre än resultatet som erhölls. I plan var lägesosäkerheten lägre än i höjd för samtliga sessioner vilket var förväntat vid statisk mätning.
Med två GNSS-mottagare var studien begränsad till endast en referensstation. Det hade varit intressant att se resultatet med två referensstationer för våra mätningar men av tidsmässiga och praktiska skäl utfördes inte detta. Fler mätningar hade gjort det lättare att utesluta fel.
6 Slutsats
Från resultatet kan följande slutsatser dras:
• Galileo ger ett bättre resultat vid jämförelse av standardosäkerheten i plan mot GPS men kan anses som likvärdigt. Standardosäkerheten i höjd är något lägre för Galileo.
Lägesosäkerheten är likvärdig vid jämförelsen av Galileo med GPS.
• Resultatet visar tydligt att Galileo ger ett bättre resultat i kombination med GPS och GPS/GLONASS när det kommer till standardosäkerheten. Standardosäkerheten i plan fick GPS/Galileo ett lite bättre resultat jämfört med när samtliga system användes. Standardosäkerheten i höjd erhöll bäst resultat när samtliga GNSS användes. Samtliga resultat visar även att Galileo tillsammans med GPS ger bättre resultat än vad GPS kan uppnå tillsammans med GLONASS.
• Skillnaden mellan standardosäkerheten hos GPS och Galileo i plan är 0,0003 m vilket visar att båda systemen har ett liknande resultat, skillnaden skilde sig mer i höjd som är 0,0014 m. Vid jämförelse mellan GPS+Galileo och GPS+GLONASS kombinationen visar att med Galileo fick mätningen bättre standardosäkerhet i både plan och höjd med ungefär en millimeter.
7 Framtida studier
För framtida studier är det intressant att undersöka skillnaden vid användandet av fler än en referensstation för att förbättra mätosäkerheten. Med fler satelliter tillgängliga kan satellitgeometrin förbättras och en studie bör även utföras med Galileo i en svårare mätmiljö. Andra typer av mätinstrument och programvaror för efterberäkningar kan även undersökas.
Galileo var nästan färdigställt under tiden studien genomfördes och snart är även BeiDou färdigställt. Med hänsyn till detta kan en framtida studie undersöka systemen ihop med GPS och GLONASS i fler konstellationer.
Referenser
Abd Rabbou, M. & El-Rabbany, A. (2017). Performance analysis of precise point positioning using multi-constellation GNSS: GPS, GLONASS, Galileo and BeiDou. Survey Review, 49(352), 39–50. doi:10.1080/00396265.2015.1108068.
Cai, C., Gao, Y., Pan, L. & Zhu, J. (2015). Precise point positioning with
quad-constellations: GPS, BeiDou, GLONASS and Galileo. Advances in Space Research, 56(1), 133–143. doi:10.1016/j.asr.2015.04.001.
Eklund, P. & Olofsson, E. (2018). Galileos påverkan på snabb statisk mätning vid korta baslinjer. Examensarbete, Gävle: Högskolan i Gävle.
http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1220413/FULLTEXT01.pdf [2020-05-23]
Engfeldt, A. & Jivall, L. (2003). Så fungerar GNSS (LMV-rapport, 2003:10). Gävle: Lantmäteriet
Eriksson, T. & Spring, R. (2009). Användning av statisk GNSS-mätning för
höjdbestämning av fixpunkter vid införande av RH 2000. Examensarbete, Gävle:
Högskolan i Gävle.
https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:309639/FULLTEXT01.pdf [2020-05-23]
European Space Agency. (2020). Galileo.
https://ec.europa.eu/growth/sectors/space/galileo [2020-05-23]
Gioia, C., Fortuny-Guasch, J. & Pisoni, F. (2014). Estimation of the GPS to Galileo time offset and its validation on a mass market receiver. I 2014 7th ESA Workshop on Satellite Navigation Technologies and European Workshop on GNSS Signals and Signal Processing (NAVITEC). Presenterad vid 2014 7th ESA Workshop on Satellite Navigation Technologies and European Workshop on GNSS Signals and Signal Processing (NAVITEC), Noordwijk, Netherlands: IEEE, ss.1–6.
Gleason, S., Gebre-Egziabher, D. & Gebre Egziabher, D. (2009). GNSS Applications and Methods. Artech House, Boston, MA.
Hofmann-Wellenhof, B., Lichtenegger, H. & Wasle, E. (2008). GNSS - global navigation satellite systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more. New York: Springer.
Hossam-E-Haider, M., Tabassum, A., Shihab, R. H. & Hasan, C. M. (2014). Comparative analysis of GNSS reliability: GPS, GALILEO and combined GPS-GALILEO. I 2013 International Conference on Electrical Information and Communication Technology (EICT). Presenterad vid 2013 International Conference on Electrical Information and Communication Technology (EICT), Khulna, Bangladesh: IEEE, ss.1–6.
Katsigianni, G., Perosanz, F., Loyer, S. & Gupta, M. (2019). Galileo millimeter-level kinematic precise point positioning with ambiguity resolution. Earth, Planets and Space, 71(1), 76. doi:10.1186/s40623-019-1055-1.
Kwasniak, D., Cellmer, S. & Nowel, K. (2018). Precise positioning using the modified ambiguity function approach with combination of GPS and Galileo observaions. I 2018 25th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems
(ICINS). Presenterad vid 2018 25th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems (ICINS), Saint Petersburg, Russia: IEEE, ss.1–6.
Lantmäteriet. (2020a). Avståndsmätning med kod. https://www.lantmateriet.se/sv/Kartor-
och-geografisk-information/gps-geodesi-och-swepos/GPS-och-satellitpositionering/Metoder-for-GNSS-matning/Avstandsmatning-med-kod/
[2020-05-23]
Lantmäteriet. (2020b). Avståndmätning med bärvåg. https://www.lantmateriet.se/sv/Kartor-
och-geografisk-information/gps-geodesi-och-swepos/GPS-och-satellitpositionering/Metoder-for-GNSS-matning/Avstandsmatning-med-barvag/
[2020-05-23]
Lantmäteriet. (2020c). Hitta Stompunkt. https://stompunkt.lantmateriet.se/# [2020-05-23]
Lantmäteriet. (2020d). HMK-handbok i mät och kartfrågor: GNSS-baserad detaljmätning.
https://www.lantmateriet.se/contentassets/96e6a20268f94f 36959bd12e0700a581/hmk-gnssdet_2020.pdf [2020-05-23].
Lantmäteriet. (2020e). HMK-handbok i mät och kartfrågor: Stommätning.
https://www.lantmateriet.se/contentassets/96e6a20268f94f36959bd12e0700a581
Leica Geosystems (u.å.). Leica Viva GNSS GS15 receiver Datasheet. https://w3.leica- geosystems.com/downloads123/zz/gpsgis/Viva%20GNSS/brochures-datasheet/Leica_Viva_GNSS_GS15_receiver_DS_en.pdf [2020-05-23]
Lilje, C., Engfeldt, A. & Jivall, L. (2007). Introduktion till GNSS (LMV-rapport, 2007:11).
Gävle: Lantmäteriet
Trimble (u.å.). TRIMBLE R10 Model 2 GNSS.
https://geospatial.trimble.com/sites/geospatial.trimble.com/files/2019-04/022516-332A_TrimbleR10-2_DS_A4_0419_LR.pdf [2020-05-23]
Xia, F., Ye, S., Xia, P., Zhao, L., Jiang, N., Chen, D. & Hu, G. (2019). Assessing the latest performance of Galileo-only PPP and the contribution of Galileo to Multi-GNSS PPP. Advances in Space Research, 63(9), 2784–2795. doi:10.1016/j.asr.2018.06.008.
Bilaga A. Instrumentuppställningar
Figur 21 och 22 visar instrumentuppställningar över stompunkten Åshagen. Figur 23 och 24 visar instrumentuppställning över stompunkten Torsby.
Figur 21. Stationsuppställning i Åshagen med Leica GS15.
Figur 22. Stationsuppställning i Åshagen med detalj över stativfot.
Figur 23. Stationsuppställning i Torsby med Trimble R10-2.
Figur 24. Stationsuppställning i Torsby med detalj över stativfot.
Bilaga B. Sammanställning av mätdata
Tabell 10. Sammanställning av höjdskillnad och radiell avvikelse för session 1.
Tabell 11. Sammanställning av höjdskillnad och radiell avvikelse för session 2.
Tabell 12. Sammanställning av höjdskillnad och radiell avvikelse för session 3.
Tabell 13. Sammanställning av höjdskillnad och radiell avvikelse för session 4.
Tabell 14. Sammanställning av höjdskillnad och radiell avvikelse för alla 3 timmars sessioner för GPS+GLONASS och Galileo.
Session 1 GPS GPS+Galileo GPS+GLO GPS+GLO+Gali Galileo
(m) Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell 16:30-17:15 0,015 0,044 0,019 0,045 0,020 0,046 0,023 0,045 0,023 0,044 17:15-18:00 0,019 0,048 0,020 0,048 0,019 0,049 0,018 0,049 0,020 0,047 18:00-18:45 0,023 0,048 0,028 0,048 0,023 0,049 0,025 0,049 0,034 0,048 18:45-19:30 0,034 0,045 0,029 0,045 0,035 0,044 0,031 0,044 0,022 0,050
Session 2 GPS GPS+Galileo GPS+GLO GPS+GLO+Gali Galileo
(m) Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell 08:20-09:05 0,057 0,029 0,058 0,028 0,053 0,028 0,053 0,029 0,061 0,029 09:05-09:50 0,045 0,029 0,055 0,028 0,039 0,031 0,049 0,028 0,065 0,025 09:50-10:35 0,034 0,030 0,047 0,029 0,032 0,029 0,043 0,029 0,065 0,028 10:35-11:20 0,035 0,025 0,048 0,027 0,039 0,026 0,047 0,027 0,057 0,027
Session 3 GPS GPS+Galileo GPS+GLO GPS+GLO+Gali Galileo
(m) Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell 11:30-12:15 0,052 0,033 0,050 0,031 0,049 0,033 0,048 0,031 0,046 0,031 12:15-13:00 0,049 0,033 0,048 0,032 0,049 0,033 0,050 0,033 0,047 0,032 13:00-13:45 0,047 0,032 0,046 0,033 0,047 0,032 0,045 0,033 0,045 0,036 13:45-14:30 0,052 0,032 0,048 0,034 0,050 0,033 0,047 0,034 0,039 0,037
Session 4 GPS GPS+Galileo GPS+GLO GPS+GLO+Gali Galileo
(m) Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell Höjd Radiell
Bilaga C. Satellitprediktion över Torsby den 2 och 3 maj från Lantmäteriet
Figur 25. Satellitprediktion samt PDOP för alla konstellationer och Galileo över Torsby 2 maj 16:30-19:30 (Lantmäteriet 2020g).
Figur 26. Satellitprediktion samt PDOP för alla konstellationer och Galileo över Torsby 3 maj 08:20-11:20 (Lantmäteriet 2020g).
Figur 27. Satellitprediktion samt PDOP för alla konstellationer och Galileo över Torsby 3 maj 11:30 - 14:30 (Lantmäteriet 2020g).
Figur 28. Satellitprediktion samt PDOP för alla konstellationer och Galileo över Torsby 3 maj 17:20 - 20:20 (Lantmäteriet 2020g).
Bilaga D. Skyplot över Torsby den 2 och 3 maj från Lantmäteriet
Figur 29. Skyplot på samtliga satelliter över Torsby den 2 maj 16:30 - 19:30 (Lantmäteriet 2020g).
Figur 30. Skyplot på samtliga satelliter över Torsby den 3 maj 08:20 - 11:20 (Lantmäteriet 2020g).
Figur 31. Skyplot på samtliga satelliter över Torsby den 3 maj 11:30 - 14:30 (Lantmäteriet 2020g).
Figur 32. Skyplot på samtliga satelliter över Torsby den 3 maj 17:20 - 20:20 (Lantmäteriet 2020g).
Bilaga E. SWEPOS Jonosfärsmonitor
Kurvan befinner sig inom de två gröna fälten vilket definieras som ”mätosäkerheten ökar obetydligt (<15% i vertikalt) och möjligheten att få fixlösning påverkas ej” (Lantmäteriet 2020f).
Figur 33. Jonosfärsmonitor över jonosfärsförhållanden den 2 maj med tider angivna i UTC (Lantmäteriet 2020f).
Figur 34. Jonosfärsmonitor över jonosfärsförhållanden den 3 maj med tider angivna i UTC (Lantmäteriet 2020f).
Bilaga F. Punktbeskrivningar av stompunkter
Figur 35. Planpunkt 122498 Torsby från Hitta stompunkt (Lantmäteriet 2020c).
Figur 36. Planpunkt 122498 Åshagen från Hitta stompunkt (Lantmäteriet 2020c).