Hur påverkar mottagarantennen RTK-mätningen? Christina Lilje SWEPOS-seminariet Gävle, 14 oktober 2008

Innehåll Vad är det egentligen man mäter till? Antennmodeller – relativ och absolut Antenntyper Hur använder man antennmodellerna? Slutsatser

Antennhöjdsmätning Koordinaterna på backen intressant, inte antennen Antennhöjden mäts oftast till någon referensmarkering Antennhöjder ska dock anges i förhållande till ARP, varför den mätta antennhöjden korrigeras till ARP Från ARP finns sedan korrektioner (antennmodell) upp till antenns elektriska centrum

Antennens elektriska centrum Bärvågsmätningarna refererar till antennens elektriskt centrum Antennens elektriska centrum varierar med - frekvens - elevation - azimut - miljön En antennmodell beskriver elektriska centrums läge i förhållande till en fysisk punkt (ARP) Gäller även vid kodmätning men där är det inte så viktigt eftersom noggrannheten är som den är. Borde dock korrigeras från något ungefärligt centrum ner till ARP.

Antennmodell Elektriska centrums läge i förhållande till ARP anges som: - offset (i plan och höjd), vilka är olika för L1 och L2 - en funktion av azimut och elevation för L1 och L2 Det finns relativa (från t.ex. NGS och instrumentleverantörer) och absoluta (från t.ex. Geo++) antennmodeller

Relativ kalibrering - NGS Utrustning: Två stabila pelare Två mottagare Ett atomur En referensantenn (AODA/M_T), 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 Inget elevationsberoende Utförs i två steg: 1. Bestämning av offset i NEU (North East Up) 2. Elevationsberoende korrektioner (Azimutkorrektioner bestäms ej) NGS – National Geodetic Survey i USA (L3 = 0.0822 m, L1-L2, jonosfärsfri linjärkombination)

Exempel från NGS ANTENNA ID DESCRIPTION DATA SOURCE (# OF TESTS) YR/MO/DY |AVE = # in average [north] [ east] [ up ] | L1 Offset (mm)(lika för L2) [90] [85] [80] [75] [70] [65] [60] [55] [50] [45] | L1 Phase at (lika för L2) [40] [35] [30] [25] [20] [15] [10] [ 5] [ 0] | Elevation (mm) (lika för L2) 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 RMS MM (1 SIGMA) 2 MEASUREMENTS .2 .2 .1 .0 .2 .3 .3 .2 .1 .1 .0 .1 .1 .0 .0 .1 .2 .3 .5 .6 .0 .0 2.5 2.1 1.1 .0 .4 .7 .8 .8 .8 .8 .7 .7 .6 .7 .7 .8 .9 1.0 .9 .8 .0 .0

Relativkalibrering - NGS Flervägsfel (Multipath) elimineras ej 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

Absolutkalibrering - Geo++ Endast en mottagare och en antenn används En robot används för att göra kontrollerade rotationer och tiltningar av antennen Kalibreringstid ca 4 timmar, 6000-8000 lägen på antennen

Absolutkalibrering - Geo++ Parametrarna är absoluta, ej beroende av referens Flervägsfel (Multipath) elimineras Azimutkorrektioner Full täckning på alla elevationsvinklar och riktningar (inga hål) Lägsta elevationsvinkel 0° Användande av absoluta antennmodeller på mottagarsidan förutsätter Användande av absoluta antennmodeller även för satelliterna. Är det möjligt vid RTK-mätning?

Stationsberoende effekter Antennens elektriska centrum påverkas av miljön som den mäter i p.g.a.: flervägsfel (multipath) orsakad av omgivningen radom olika montering (trefot, stativ, pelare…) mikrovågsabsorberande material Antennmodellerna är alltså stationsberoende Olika antenner är olika känsliga 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. ≠

Antennkalibrering på LMV Sedan april 2007 testas alla nya SWEPOS-antenner i antennkalibreringsfältet på Lantmäteriets tak Antennstativ liknande SWEPOS klass B Relativkalibrering Hur bra antenn och antennmodell man än har kan man inte göra någonting Åt flervägsfel men däremot nätmiljön, d.v.s. underlaget för antennen. Därför gör vi kalibreringar på Lantmäteriets tak

Val av antenntyp Extern/Intern? Storlek? En bra antenntyp har följande egenskaper: Symmetrisk (liten horisontell offset och litet azimutberoende) Litet elevationsberoende Liten spridning mellan olika exemplar Är okänslig för miljön (choke ring, jordplan) Viktigt att det finns en bra antennmodell för den antenntyp som man ska använda annars kan man skicka antennen + ev. radom för kalibrering Ej så viktigt att det är litet elevationsberoende ifall man har en bra antennmodell Samma gäller symmetrin Hur azimutberoendet är kan man se på en absolut antennmodell Utformning för filtrering av flervägsfel (jordplan, choke ring) Kan dock kompenseras genom bra signalbehandling i mottagaren Choke ringarna ska vara en halv våglängd mellan varje ring, om man går längs hela ringen ner längs ringen - på botten – upp längs ringen Fler choke ringar och stort jordplan bra Kvalité – hur bra är antennmodellen? Behöver antennerna kalibreras individuellt eller kan samma antenn- modell användas för en viss typ av antenner? 440 Euro att kalibrera hos Geo++

Användning av antennmodeller Identifiera vilka typer av antenner som används. Använd rätt beteckning! Titta på bilder hos t.ex. NGS, Geo++ eller leverantörer. Använda antennmodeller påverkar beräknade positioner Antennhöjdsmätning till korrekt referensmarkering och val av antennmodell extra viktigt då flera antenntyper är inblandade! Använd samma typ (relativa/absoluta) av antennmodeller från samma källa för alla antenner Användande av absoluta antennmodeller för mottagarantennen förutsätter användande av absoluta antennmodeller även för satellitantennerna! Var noggrann vid egen komplettering i antennfiler (olika format, teckenkonvention, elevation/zenitdistans, ordning) Antennmodeller av olika typ (relativa/absoluta) eller från olika källor är inte kompatibla med varandra!

Användning – statisk mätning Orientera antennerna mot norr Antennhöjdsmätning till rätt referensmarkering! Egen beräkning: kolla vilken antennmodell som bör användas, oftast finns fler att välja på. Kolla att alla använda antenntyper finns med och att värdena stämmer. SWEPOS beräkningstjänst: använder IGS/NGS relativa antennmodeller Identifiera antenntyp – beteckning i lista på SWEPOS hemsida Vertikal antennhöjd till ARP

Användning - RTK Svårt/omöjligt att orientera mot norr -> horisontalfelen kan ge dubbel effekt Egen referens: ofta modeller från instrumentleverantören SWEPOS nätverks-RTK: Referensdata från virituella stationer med ”nollantenn” (inga offset, inga elevationsberoende korrektioner) Nollantennen i SWEPOS nätverks-RTK är baserad på NGS relativa antennmodeller Om stora offset i horisontalplanet och man inte orienterar mot norr då inget bra Använd NGS relativa modell på rovern

Var får man tag på modellerna? Instrumentleverantörer 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 Survice (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)

Slutsatser Beräknade positioner är beroende av beräkningsmodeller och då inte minst de antennmodeller som har använts Blanda inte antennmodeller från olika källor, framförallt inte absoluta och relativa Var noggrann vid hantering av antennmodeller och gör tester med ny utrustning/nya antennmodeller Använd NGS relativa modell på rovern vid användande av SWEPOS nätverks-RTK-tjänst