Aktualności

Analiza niskokosztowych anten i odbiorników GNSS

13-03-2024

Pomimo rosnącej popularności niskokosztowych odbiorników i anten GNSS, brakuje dogłębnej analizy ich charakterystyk, w tym szumu obserwacji z różnych konstelacji i częstotliwości, oraz offsetów anten. Doktorant UPWr, mgr inż. Grzegorz Marut, wspólnie z promotorem prof. Tomaszem Hadasiem oraz doktorantem Jakubem Noskiem (Politechnika w Brnie) przeprowadzili dogłębną analizę jakości sygnałów GNSS rejestrowanych przez popularny, niskokosztowy odbiornik u-blox ZED-F9P w połączeniu z różnymi modelami niskokosztowych anten GNSS dostępnych na rynku konsumenckim. Przeprowadzone analizy pod kątem ilości rejestrowanych obserwacji, stosunku szumu do mocy sygnały i wielotorowości sygnału, wykazały niższą jakość anten o konstrukcji helikalnej, podczas gdy wybrane charakterystyki najlepszej anteny niskokosztowej były zbliżone, ale wciąż gorsze, niż dla anteny klasy geodezyjnej na stacji permanentnej WROC. Wykorzystując tzw. zerową bazę (dwa odbiorniki połączone do jednej anteny) wyznaczono natomiast szum obserwacji GNSS rejestrowanych przez u-blox ZED-F9P. Stwierdzono, m.in., wyraźnie niższy szum obserwacji kodowych w systemie Galileo na częstotliwości E5b niż dla pozostałych obserwacji kodowych, a także podwyższony szum obserwacji fazowych dla GLONASS.

Kalibracja polowa anten niskokosztowych

Po zakończonej analizie jakościowej obserwacji GNSS autorzy przeprowadzili analizę jakościową produktów pochodzących z opracowania obserwacji multi-GNSS w trzech strategiach: 1) podwójnych różnic w oprogramowaniu Bernese 5.2, 2) techniką PPP w GNSS-WARP i 3) techniką PPP-AR w G-Nut/Geb Pro. Uzyskane wyniki wskazywały na wysoką powtarzalność pozycji przy jednoczesnym systematycznym błędzie wysokości, które był indywidualny dla każdej testowanej anteny. W związku z powyższym autorzy zaproponowali metodę polowej kalibracji anten niskokosztowych, dającą sub-centymetrową dokładność wyznaczenia wartości przesunięcia fazowego anteny (ang. Phase Center Offset, PCO) z rozdzieleniem na poszczególne systemy oraz częstotliwości. Wartości PCO, wyznaczone dla każdej z anten niezależnie, zostały zaaplikowane w procesie obliczeniowym, a nowe wyniki pozycjonowania wykazały znaczącą poprawę dokładności wyników dla trzech testowanych strategii (Rys. 1). Przeprowadzone badania wykazały także możliwość efektywnego wyznaczania nieoznaczoności fazowych jako liczb całkowitych w technice PPP-AR z wykorzystaniem zarówno niskokosztowych anten jak i odbiorników GNSS.


Rys. 1 Poziome (po lewej) i pionowe (po prawej) różnice dziennych pozycji z rozwiązań PPP z zerowymi PCO (u góry) i z wyznaczonymi PCO (u dołu)

Więcej informacji oraz szczegółowe wyniki można znaleźć w artykule:
Marut, G., Hadas, T. & Nosek, J. (2024) Intercomparison of multi-GNSS signals characteristics acquired by a low-cost receiver connected to various low-cost antennas. GPS Solut 28, 82. https://doi.org/10.1007/s10291-024-01628-4