Setting-up of GPS reference stations and investigating the effects of antenna radome

Abstract

With the shutting down of Selective Availability (S/A) in year 2000 , accuracies as better as 5 to 9 metres in the horizontal and 8 to 9 metres in the vertical have been guaranteed in GPS positioning using code measurements in Single Point Positioning (SPP) mode. Although the accuracies attainable through unassisted SPP are sufficient for most applications such as navigation, GIS and recreation, a whole range of experience has shown that millimetre accuracies can be attained through performance of GPS surveys using enhanced satellite systems, improved equipment and streamlined field procedures. Such concepts include the tendency to use reference stations (i.e. relative Positioning) to generate DGPS corrections and maintenance of reference frames.

The precisions and accuracies at which the reference stations are established and monitored are very high. All the possible sources of error to which the antennas and receivers at the site are susceptible to, must be identified and minimised or eliminated. This include Phase Centre Variation (PCV) and multipath. To protect the antennas from bad weather and vandalism, reference station antennas are usually covered. The PCV patterns are further complicated from the fact that addition of antenna covers (radomes) are known to have effects on the positions and the existence of several correction models.

In this study, two reference stations were established and an investigation on the effect of conical radome on one of the reference stations was carried out. A baseline of about 5 metres was set-up on top of the building housing the Institute of Navigation on Breitscheid 2. At one end of the baseline was station 1, mounted with a choke ring antenna, and the other end station 2, mounted with a compact L1/L2 antenna. Twenty four hour GPS observations at a data rate of 2 seconds were carried out in six consecutive days. The antenna setting for every two days was the same. Part of the data files collected on day 1 was used to fix the positions of the two reference stations with respect to the SAPOS network. A further analysis was done with the six day data files to determine the effect of the radome and the radome mount plate on station 1.

The solutions obtained show that the reference stations were successfully established and that the conical radome has a negligible effect of about 1.5 mm on the height component of station 1.

Die Ausschaltung von Selective Availability (S/A) im Jahr 2000 ermöglicht bessere Genauigkeiten (5m bis 9m in der Horizontal und 8m bis 9m in der Vertikal) in einzelpunkten GPS-Positionierung mit Code Beobachtungen zu erreichen. Obwohl die Genauigkeiten erreicht, sind für meiste Anwendung des GPS zum Beispiel im GIS, Navigation und Freizeitgestaltungen hinlänglich, um mm-Genauigkeit zu bekommen, man muß GPS Positionierung mit weiterentwickelt Satellitensystem, aufgebessert Geräte und windschnittige (windschlüpfige) Beobachtungsverfahren machen. Beispiele Konzepte sind die Benutzung von Referenzstationen (bzw. Relative Positionierung) um DGPS Korrekturdaten zu generieren und die Erhaltung von Referenzsystemen.

Die Präzision und Genauigkeiten der Einrichtung von Referenzstationen sind hoch. Man muß alle möglichen Antennen- und Empfänger-fehlereinflüsse eliminieren. Die Phasen Zentrum Variationen (PCV) und Mehrwegeeffekt eingeschlossen. Um die Antennen von Unwetter und mutwillige Zerstörung zu schützen, sind sie manchmal bedeckt. Aber Einfügung von Antennenbedeckungen (Radome) macht die PCV-Schemata noch kompliziert. Wir Wissen schon daß die Einfügung der Radome verändert die PCV-Schemata und daß es verschiedene PCV-Korrekturmodellen gibt.

In dieser Arbeit sind die Einrichtung zweien GPS-Referenzstationen gemacht und der Einfluß eines Radoms untersucht. Auf dem Dach des Institutsgebäudes ist eine Basislinie circa 5m mit zwei Antennen, eine Choke-Ring und eine Compact L1/L2, ausgerüstet. Insgesamt sind sechs mal 24 Stunde GPS-Daten mit einer Datenrate von 2 Sekunden durchgeführt und aufgezeichnet. Der Aufbau der Antennen waren gleich für jeden zwei-täglich Datenblöcke. Die erste Teil der Aufgabe war die Bestimmung der Position zweier Referenzstationen bezüglich des SAPOS Netzes. Die zweite Teil war die Untersuchung zum Einfluß des Antennenradoms der Choke-Ring Antenne.

Die Auflösungen zeigt daß die Einrichtung zweier Referenzstationen erledigt ist und daß der Einfluß des Antennenradoms im Höhe etwa 1,5 mm ist und er geringfügig ist.