GNSS antenna-related problems and error contributions
Responsible organisation
2024 (English)Report (Other academic)
Abstract [sv]
GNSS-antennrelaterade problem och felbidrag Även om de flesta felkällor hanteras effektivt i efterbehandlings- eller RTK/NRTK-applikationer, fortsätter signaldegraderingen på grund av dämpning orsakad av den lokala miljön runt antennen att utgöra ett problem eftersom varken efterbehandlingsprogram eller RTK-metoder kan hantera dem. Det är inte bara reflektioner utan även diffraktion från omgivande föremål som stör GNSS-signalen, vilket försämrar positioneringsnoggrannheten. Felkällor som är platsspecifika eller olika för referensstationer och rover-mottagare (användarutrustning) kommer att resultera i felaktiga positionsuppskattningar. Antenn-relaterade problem påverkar referenser-stationer och rover-mottagare på liknande sätt men är platsspecifika och ökar därmed osäkerheten i den slutliga positionsuppskattningen. Utöver referensstationsaspekterna måste osäkerhetsbidrag från roversidan av systemet också beaktas. Flervägsfel eller reflektioner av GNSS-signaler är välkända begrepp och diskuteras ofta i GNSS-sammanhang. Inverkan av lövverk och diffraktion är betydligt mindre kända begrepp, men som ändå kan ha stor inverkan på en användare av GNSS-RTK på grund av svårigheten att lösa fastvetydigheter, så kallade periodobekanta, som ökar risken för att tappa låsning på GNSS-signalerna och försämrar av noggrannheten vid mätningarna. Applikationer där GNSS används i byggnadsarbeten lider vanligtvis av en svår elektromagnetisk miljö och med stor risk för att signaler blockeras, reflekteras eller bryts. Placeringen och monteringsmöjligheterna för GNSS-antenner på maskiner som används i denna typ av applikationer är vanligtvis mycket begränsade. Oundvikligen kommer GNSS-observationerna, utan undantag, att påverkas av både miljön och själva maskinen. Ett exempel som redovisas i denna rapport och i relaterade referenser visar effekter som orsakas av en grävmaskins kontinuerliga rörelse. Det är dock av yttersta vikt att man är medveten om de antenn- och miljörelaterade begränsningar som finns inom GNSS-tekniken. Detta gäller särskilt för högprecisionsapplikationer, GNSS-RTK eller GNSS-NRTK, där användningen av referensstationer kan kompensera för alla felkällor utom de som är unika för rover-mottagaren. En något annorlunda men viktig komponent är också de effekter som uppstår GNSS-signalen fortplantar sig genom vegetation och lövverk. Nyckelord: Felkällor, RTK/NRTK, signaldegradering, diffraktion, positioneringsnoggrannhet, flervägsfel, GNSS-signallåsning, elektromagnetisk miljö, signalblockering, maskinmontering, antenn- och miljörelaterade begränsningar
Abstract [en]
GNSS antenna-related problems and error contributions Although most error sources are handled effectively in post-processing or RTK/NRTK applications, signal degradation due to fading caused by the local environment around the antenna continues to pose a problem since neither post-processing software nor RTK-methods can handle them. It is seen that not only reflections but also diffraction from surrounding objects interfere with the line-of-sight GNSS signal, degrading the positioning accuracy. Error sources that are site specific or unalike for reference stations and rovers will propagate in the solution and result in erroneous position estimates. Antenna uncertainties affect references and rovers similarly but unequally and thus increase the uncertainty of the final position estimate. In addition to the reference station aspects, uncertainties beyond the influence of the provider of correction signals need to be considered on the rover side of the system. Multipath or reflections of GNSS signals are concepts well known and often discussed in the GNSS context. The influence of foliage and diffraction are significantly less well-known concepts, but which can still have a great impact on a user of GNSS-RTK due to the difficulty of resolving phase ambiguities such as, the risk of cycle slip and degradation of the accuracy of the measurements. The environment where GNSS is used in construction work usually suffers from a difficult electromagnetic environment and with a high risk of signals being obstructed, reflected or diffracted. The placement and mounting options for GNSS antennas on machines used in this type of application are usually very limited. Inevitably, the GNSS observations will, without exception, be affected by both the environment and the machine itself. An example reported here and in related references demonstrates effects caused by the continuous motion of an excavator. However, it is of the utmost importance that one is aware of the antenna- and environment-related limitations that exist within GNSS technology. This is especially true for high-precision applications, GNSS-RTK or GNSS-NRTK, where the use of reference stations can compensate for all sources of error except those unique to the rover. A slightly different but important component is also the effects that occur the GNSS signal propagates through vegetation and foliage. Keywords: Error sources, RTK/NRTK, signal degradation, diffraction, positioning accuracy, multipath, signal obstruction, antenna limitations, electromagnetic environment, machine mounting
Place, publisher, year, edition, pages
Solna: Trafikverket, 2024. , p. 36
Series
Trafikverkets publikationer ; 2025:074Trafikverkets forskningsportföljer
Keywords [sv]
Byggande, Ekonomiska aspekter, Forskning & innovation, Informationshantering, Infrastruktur, IT & digitalisering, Projekt, Underhåll, Uppkopplade fordon, Vägar, Verksamhetsutveckling / -styrning, Bygga
National Category
Civil Engineering Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Research subject
FOI-portföljer, Bygga
Identifiers
URN: urn:nbn:se:trafikverket:diva-19872ISBN: 978-91-8045-442-1 (electronic)OAI: oai:DiVA.org:trafikverket-19872DiVA, id: diva2:1972025
Projects
Stomnät i luften 2.0
Funder
Swedish Transport Administration, TRV 2019/1237692025-06-182025-06-182025-06-18