Razvoj sustava za apsolutno umjeravanje GNSS antena

doctoral thesis

• Title (english): Development of an Absolute GNSS Antenna Field Calibration System
• Author: Antonio Tupek; MBZ: 367241
• Mentor: Mladen Zrinjski (mentor); MBZ: 244863
• Committee member: Đuro Barković (predsjednik povjerenstva); MBZ: 160935
• Committee member: Ivan Medved (član povjerenstva); MBZ: 264360
• Committee member: Marko Švaco (član povjerenstva); MBZ: 320143
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Geodesy; (Institute for Applied Geodesy); (Chair of Instruments); Zagreb
• Defense date and country: 2024-02-02, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Geodesy
• Universal decimal classification (UDC): 528 - Geodesy. Cartography

Abstract

Za potrebe visokopreciznoga geodetskog određivanja položaja globalnim navigacijskim satelitskim sustavima (engl. Global Navigation Satellite Systems – GNSS) temeljem mjerenja faznih razlika (engl. carrier-phase observations) neophodno je poznavanje karakteristika prijama satelitskih signala, odnosno električnoga faznog središta (engl. phase center – PC) GNSS antene. Brojna znanstvena istraživanja dovela su do razumijevanja utjecaja pogreške faznog središta GNSS antene na točnost pozicioniranja GNSS-om i određivanje drugih važnih parametara kao što su pogreška sata prijamnika, ambiguiteti itd. Nadalje, s ciljem i potrebom određivanja korekcijskog modela faznog središta, u svijetu je aktivno ili u razvoju tek nekoliko sustava umjeravanja (engl. calibration) GNSS antena. Međunarodni GNSS servis (engl. International GNSS Service – IGS) objavljuje tipske korekcijske modele faznog središta za gotovo sve geodetske GNSS antene. Međutim, tipski modeli nisu savršeni i ne odražavaju u potpunosti svojstva prijama GNSS signala za pojedine antene. Znanstvena istraživanja pokazala su da se, ovisno o primjeni individualnoga ili tipskoga korekcijskog modela faznog središta, konačni rezultati mogu značajno razlikovati, odnosno da primjena individualnih korekcijskih modela faznog središta značajno poboljšava kvalitetu pozicioniranja GNSS-om. Slijedeći predložene ciljeve i postavljene hipoteze znanstvenog istraživanja, u ovom je doktorskom radu razvijen novi automatizirani sustav za apsolutno umjeravanje GNSS antena. Također, razvijena, analizirana i dokumentirana je nova metodologija izrade korekcijskog modela faznog središta GNSS antena temeljena na matematičkom modeliranju trostrukih faznih razlika (engl. triple-difference carrier-phase observations) primjenom sfernih harmonika. Naposljetku, u okviru testiranja i validacije novorazvijenog sustava umjeravanja, temeljem rezultata individualnih umjeravanja GNSS antena, ispitana je ponovljivost razvijene i implementirane metodologije te određena točnost umjeravanja kroz usporedbu rezultata umjeravanja s rezultatima određenim neovisnim umjeravanjem od strane akreditirane institucije IGS-a. Također, u idućem koraku analize novorazvijenog sustava apsolutnog v umjeravanja, kreirani individualni modeli faznih središta GNSS antena validirani su u kontekstu njihove konkretne primjene. Testom kratkih baznih linija i uspostavom GNSS mreže utvrđeno je rezultira li individualno apsolutno umjeravanje GNSS antena novorazvijenim sustavom umjeravanja s povećanjem točnosti geodetskog pozicioniranja GNSS-om.

Abstract (english)

For precise Global Navigation Satellite Systems (GNSS) geodetic-grade positioning, based on carrier-phase observations, the knowledge and understanding of GNSS receiver antenna’s signal reception properties is crucial. Numerous studies have led to the understanding of the influence of GNSS receiver antenna phase center corrections (PCCs) on GNSS positioning accuracy. The International GNSS Service (IGS) publishes type-mean PCC models for almost all geodetic-grade GNSS antennas. However, type-mean models are imperfect and do not fully reflect the signal reception properties of individual antennas. Research has shown that the application of individual PCC models significantly improves the quality of GNSS positioning. Within this scientific research and doctoral dissertation, a new and automated GNSS receiver antenna calibration system has been developed. Furthermore, a new PCC estimation methodology was developed, analyzed, and documented. Finally, within the calibration system testing and validation stages, based on individual GNSS antenna calibration results, the repeatability of the developed calibration methodology and calibration accuracy have been determined and analyzed. Additionally, individual PCC models have been evaluated in the context of their final application. By means of a short baseline test and a GNSS network test, it was determined that individual absolute antenna calibration with the newly developed calibration system results in increased accuracy of geodetic-grade GNSS positioning

• Keywords: globalni navigacijski satelitski sustavi (GNSS); GNSS antena; apsolutno umjeravanje; industrijski robot; korekcija faznog središta; PCO; PCV; ANTEX
• Keywords (english): global navigation satellite systems (GNSS); GNSS antenna; absolute calibration; industrial robot; phase center correction; PCO; PCV; ANTEX
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:256:077708
• Promotion: 2024
• Study programme: Title: Postgraduate doctoral study; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje geodezija (doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje geodezija)
• Type of resource: Text
• Extent: str. 294
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2024-06-20 11:12:07