Problem of antenna phase center variations in satellite leveling

• Autorzy: Dawidowicz K.

Warianty tytułu

PL

Problem zmienności centrum fazowego anteny w niwelacji satelitarnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Satellite leveling is the procedure used to determination orthometric (normal) heights, on the base of ellipsoidal heights derived with GNSS techniques and additional information which make possible geoid (quasi-geoid) undulation determination. Geoid to ellipsoid separations can be get from geoid models, which accuracy in last years has significantly grown. However, for accurate determination of orthometric (normal) heights it is also important exact determination of ellipsoidal heights from GNSS measurements, which accuracy degrades a number of factors. One of the most important in heights determining, is antenna phase center variations problem. It is well known that magnitude of antenna phase center variations (PCV) can reach several centimeters. Unfortunately part of so-called commercial GNSS post-processing software does not include corrections to the antenna PCV. The paper presents results of solutions this problem with help of a subroutine which introduces PCV corrections to code and phase observations. This approach has been tested using GPS data at four measurement points. Three different types of antenna were used in observations. Processing GPS observations ware done with Ashtech Solutions and Topcon Tools software. The heights derived with satellite leveling were compared to heights got from geometrical precise leveling. The results of studies on one hand confirmed significant influence of antenna PCV onto exactitude of heights determination as well as usefulness of proposed procedure to introducing correction to GNSS observations.

PL

Niwelacja satelitarna jest procedurą wykorzystywaną do wyznaczania wysokości ortometrycznych (normalnych), na podstawie wysokości elipsoidalnych uzyskanych z pomiarów GNSS oraz dodatkowych informacji, które umożliwiają wyznaczenie przebiegu geoidy (quasi-geoidy). Odstęp między geoidą a elipsoidą może być określony z modeli geoidy, których dokładność w ostatnich latach znacząco wzrosła. Jednak dla dokładnego wyznaczenia wysokości ortometrycznych (normalnych) istotne jest również właściwe wyznaczenie wysokości elipsoidalnych z pomiarów GNSS, których dokładność degraduje szereg czynników. Jednym z istotniejszych przy wyznaczaniu wysokości jest problem zmienności położenia centrum fazowego anteny. Powszechnie wiadomo, że wartość zmian położenia centrum fazowego anteny (Phase Center Variations – PCV) może osiągać kilka centymetrów. Niestety, część tzw. programów firmowych nie zawiera modeli służących do korekty PCV anten. W pracy zaprezentowano wyniki rozwiązania tego problemu z pomocą autorskiego programu, który wprowadza poprawki PCV do obserwacji kodowych i fazowych. Podejście to zostało sprawdzone przy wykorzystaniu obserwacji GPS wykonanych na czterech punktach. Trzy różne typy anten zostały użyte w trakcie pomiarów. Opracowania obserwacji dokonano z użyciem programów: Ashtech Solutions i Topcon Tools. Wysokości uzyskane z niwelacji satelitarnej zostały porównane z wysokościami uzyskanymi z niwelacji precyzyjnej. Wyniki analiz z jednej strony potwierdzają istotny wpływ PCV anteny na dokładność wyznaczenia wysokości oraz z drugiej – przydatność zaproponowanej procedury do wprowadzania poprawek ze względu na PCV do obserwacji GNSS.

Słowa kluczowe

EN

satellite levelling; orthometric height; ellipsoidal height; antenna phase centre

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Geodesia et Descriptio Terrarum
• Rocznik: 2011
• Tom: 10
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.17-30,fig.,ref.

Twórcy

autor

Dawidowicz K.

• Institute of Geodesy, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Oczapowskiego 1, 10-957 Olsztyn, Poland

Bibliografia

• ASHTECH XII GPPS, 1990. GPS Post Processing System, Ashtech INC, Sunnyvale, CA, USA.
• Braun J., Rocken C., Meertens C.M., Johanson J., 1993. GPS antenna mixing and phase center corrections. Eos Trans. AGU, 1993 Fall Meeting Supplement, 197.
• Banasik P.,1999. Wyznaczenie przebiegu quasi-geoidy w rejonie Krakowa na podstawie pomiarów niwelacyjnych i GPS, rozprawa doktorska, Kraków.
• Czarnecki K., 1994. Geodezja współczesna w zarysie, Wydawnictwo Wiedza i Życie, Warszawa.
• Eckle M.C., Snay R.A., Soler T., Cline M.W., Mader G.L., 2001. Accuracy of GPS-derived relative positions as a function of interstation distance and observing-session duration. Journal of Geodesy. 75 (2001), 633–640.
• Falko M., Seeber G., Völksen Ch., Wübbena G., Schmitz M., 1998. Results of Absolute Field Calibration of GPS Antenna PCV. ION GPS-98; Proceedings of the 11th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, Nashville, TN; UNITED STATES; 15–18 Sept. 31–38.
• Figurski M., 2001. Określenie wybranych parametrów atmosfery na podstawie permanentnych obserwacji GPS i ich wpływ na dokładność opracowań pomiarów satelitarnych. BEL Studio Sp. z o.o., Warszawa
• Geo++ GmbH / GeoService GmbH /. 2008. Format of Geo++ PCV Antenna File, http://www.geopp.de/media/docs/pdf/
• Geiger A., 1998. Modeling of Phase Center Variation and its Influence on GPS Positioning. GPSTechniques Applied to Geodesy and Surveying: Proceedings of the International GPS-Workshop Darmstadt, April 10 to 13, Editor: Erwin Groten, Robert Strauß, Lecture Notes in Earth ciences, 19, 210–222.
• Góral W., Kudrey J., 2007. Obliczanie poprawek uwzględniających wpływ charakterystyk anten w pomiarach fazowych GPS. Geomatics and Enviromental Engineering, 1, 1/1, 133–139.
• Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Wasle E., 2008. GNSS – Global Navigation Satellite Systems, Springer-Verlag Wien, Austria.
• IGS Working Group, 2008. IGS antenna files. ftp://igscb.jpl.nasa.gov/pub/station/genereal/ antenna_README.pdf
• Instrukcja Techniczna G-2, 2001. Szczegółowa pozioma i wysokościowa osnowa geodezyjna i przeliczanie współrzędnych między układami. Główny Urząd Geodezji i kartografii, Warszawa.
• Kryński J., Łyszkowicz A., 2006a. Regional quasigeoid determination in the area of Poland. 5th FIG regional Conference for Africa, Accra, Ghana, 8–11 March.
• Kryński J., Łyszkowicz A., 2006b. Centimetre quasigeoid modelling in Poland using heterogenous data. IAG Proceedings from 1st International Symposium of the International Gravity Field Service (IGFS), 28 August – 1 September, Istanbul, Turkey.
• Łyszkowicz A., 1993. The Geoid for the Area of Poland, Artificial Satellites, 28, 2, Warsaw.
• Łyszkowicz A., 1998. Grawimetryczna quasigeoida model QUASI97B a układ wysokościowy Kronsztad’86, VI sympozjum „Współczesne problemy podstawowych sieci geodezyjnych", Warszawa.
• Mader G.L., 1999. GPS Antenna Calibration at the National Geodetic Survey. Journal of Geodesy, Volume 3, 1/July.
• Magellan Corporation Ashtech Precision Products, 1998. Ashtech Solutions Tutorial. Printed in USA.
• Pazus R., Osada E., Olejnik S., 2002. Geoida niwelacyjna 2001. Magazyn Geoinformacyjny GEODETA. 5 (84), maj.
• Psimoulis P.A., Kontogianni V.A., Nickitopoulou A., Pytharouli S.I., Triantafyllidis P., Stiros S.C., 2004. Estimating the Optimum Duration of GPS Static Observations for Short Baseline Length Determination in Greece. Proceedings of the FIG Woorking Week, Athens, Greece, 22–27 May.
• Rothacher M., 2001. Comparison of Absolute and Relative Antenna Phase Center Variations. GPS Solutions 4, 4, 55–60.
• Rothacher M., Mader G., 1996. Combination of antenna phase center offsets and variation: antenna calibration set IGS_01, anonymous ftp ubeclu.unibe.ch, June.
• Rocken C., 1992. GPS antenna mixing problems. UNAVACO Memo, November 12.
• Schmid R., Rothacher M., Thaller D., Steigenberger P., 2005. Absolute phase center corrections of satellite and receiver antennas. GPS Solutions, 9, 4, November.
• Schmitz M., Wübbena G., Boettcher G., 2002. Tests of phase center variations of various GPS antennas, and some results. GPS Solutions, 6, 18–27.
• Schupler B., Clark T.A., 1991. How different antennas affect The GPS observables. GPS World November/December.
• Thales Navigation, 2002. Ashtech Solutions User’s Guide. Printed in USA.
• Topcon Positioning System, 2006. Topcon Tools User’s Guide. Topcon Positioning Systems Inc, May.
• Wübbena G., Menge F., Schmitz M., Seeber G., Völksen Ch., 1997. A New Approach for Field Calibration of Absolute Antenna Phase Center Variations. Presented at ION GPS-96, Kansas City, Missouri.
• Wytyczne techniczne G1-10. 2001. Formuły odwzorowawcze i parametry układów współrzędnych. Główny Urząd Geodezji i Kartografii, Warszawa.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu