View
10
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
DETEKCIA EFEKTU MULTIPATH V MERANIACH GNSS
Ing. Peter Spanik, Ing. L’ubomıra Gerhatova, PhD.1
1Katedra geodetickych zakladov, Stavebna fakulta,Slovenska technicka univerzita v Bratislave,
email: peter.spanik@stuba.sk, lubomira.gerhatova@stuba.sk
Druzicove metody v geodezii a katastruFakulta stavebnı VUT v Brne, 4. 2. 2016
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 1 / 16
Obsah prezentacie
Popis multipath, teoreticke vychodiska prıspevku,
Velicina MP a popis aplikacie MultipathAnalysis,
Experimentalne meranie, konfiguracia stanoviska a vystupy merania,
Postup simulacie odrazenych signalov pomocou 3D modelublızkeho okolia prijımaca,
Ukazka vysledkov simulacie a ich interpretacia,
Zaver, namety na vylepsenie, diskusia.
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 2 / 16
Multipath v meraniach GNSS
Multipath – pojem oznacujuci viaccestne sırenie druzicoveho signalujeden z najvacsıch rusivych faktorov meranı GNSS,vznika v dosledku odrazu druzicoveho signalu od okolitych objektov(steny, strechy, stromy, auta, zem, povrch pod prijımacom, ...),skreslenie kodovych (1 – 5 m) aj fazovych meranı (max. λ/4),potrebne rozlisovat’ medzi path delay (predlzenie drahy signalu)a multipath (geometricky model vs. spracovanie prijımacom).
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 3 / 16
.priamy signal
odrazeny signal
θθ
θhorizont
∆d
Znazornenie predlzeniadrahy signalu ∆d
(path delay)
t
corr
(Spr
ij,S
rep)
∆τM = ∆d/c
MP/c
priamy signal odrazeny signal zlozena korelacna funkcia
τ ′
τ
τM
Prıjem odrazeneho signaluz pohl’adu prijımaca
(multipath)
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 4 / 16
Popis veliciny MP
Velicinu MP (multipath observable) je mozne vypocıtat’, ak su dostupnemerania na dvoch a viac frekvenciach (v rovnici i, j, k):
MP ijk +B = Ri − Φj +
λ2i + λ2
j
λ2j − λ2
k
(Φj − Φk)
Vlastnosti MP :hodnota B je konstantna, pokial’ nedojde k sklzu v pocıtanı cyklov(cycle slip), kedy sa zmenia ambiguity nosnych vlnkvoli zat’azeniu ambiguitami nie je MP kvantifikator multipathu,posudzovana je variabilita hodnot MP − E(MP )
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 5 / 16
Vzhl’ad GUI aplikacie MultipathAnalysis
Panel INPUT files
Panel GNSSselection Panel Satellites
selection
Panel Codemultipath outputs
Panel code multipathcomputation options
Panel SNR optionsPanel SNR
outputs
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 6 / 16
Experimentalne meranieCiel’: posudit’ vplyv materialu odrazovej plochy a vzdialenosti prijımaca
od hlavnej odrazovej plochy na hodnoty veliciny MP .Postup: vykonanie meranı v dvoch etapach vo vzdialenosti 3 a 10 m od
steny, v druhej etape stena pokryta Al foliou.
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 7 / 16
Vysledky spracovania aplikaciou MultipathAnalysis (d = 3 m)
a) cista stena b) stena pokryta Al foliou
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 8 / 16
Vysledky spracovania aplikaciou MultipathAnalysis (d = 10 m)
a) cista stena b) stena pokryta Al foliou
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 9 / 16
Simulacia odrazenych signalov s pouzitım 3D modelu
Simulovane hodnoty predlzenia drahy signalu ∆d je mozne vyuzit’ nakorekciu meranych pseudovzdialenostı pri urcovanı polohy z kodovychmeranı (vyuzitel’nost’ pre jednofrekvencne prijımace, navigaciu).
Vstupom na simulaciu hodnot ∆d je:georeferencovany 3D model okolia prijımaca v lokalnom systeme(mnozina vrcholov trojuholnıkov A,B,C → vypocet vektoravonkajsej normaly n = (C −B)× (A−B)),simulovane/skutocne polohy druzıc D definovane jednotkovymsmerovym vektorom d v lokalnom systeme (rovnomerne rozlozeniepoloh → pouzitie Reuterovho gridu),priblizna poloha prijımaca P (relatıvna vzhl’adom na objekty okolo).
Simulacia na zaklade len jednoducheho zrkadloveho odrazu (neuvazenyviacnasobny odraz, vplyv ohybu, rozptylu signalu).
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 10 / 16
Geometria zrkadloveho odrazu od trojuholnıka A, B, C
∣∣∣−→RP∣∣∣ = |u · r|
b
a
n
r (vektor odrazu)
d = −−−→PD
d
s · at · b
A
B
CR
θ θ
P (prijımac)
D (druzica na jednotkovej sfere)
D′ (druzica na orbite)A, B, C – body trojuholnıkaPlatı: a = C −B
b = A−B
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 12 / 16
Postup vypoctu predlzenia drahy signalu ∆d
1. Vypocet vektora odrazu r od 4 s normalovym vektorom n
r = d + 2(d · (−n)
)n
2. Vypocet parametrov s, t, u z maticovej rovnice:An −Bn Cn −Bw rn
Aw −Bw Cw −Bw rw
Av −Bv Cv −Bv rv
stu
= −
Bn
Bw
Bv
3. Urcenie polohy odrazoveho bodu R
R = B + s · a + t · b alebo R = P− u · r4. Vypocet hodnoty ∆d pre konkretny 4 a simulovany vektor d
∆d =(∣∣D′R
∣∣+ |RP |)−∣∣D′P
∣∣
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 13 / 16
3D model s normalami a odrazovymi bodmi v lokalnom systeme n, w, v
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 14 / 16
Skyplot so simulovanymi hodnotami ∆d pre d = 3 m
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 15 / 16
Zaver, zhodnotenie, namety na zlepsenie
Zaver:multipath zavisı hlavne od vzdialenosti prijımaca od odrazovej plochy(pre d = 10 m nie je znatel’ny takmer ziadny vplyv),pre male d je vyrazny aj vplyv povrchu odrazovej plochy (v nasomexperimente nastal narast hodnot veliciny MP pri pouzitı hlinıkovejfolie pre d = 3 m az o 60%.
Namety na zlepsenie:rozsırit’ model odrazu na viacnasobny odraz, zapocıtat’ ohybove javy,pouzit’ koeficienty odrazivosti jednotlivych materialov,vyuzit’ pri simulacii aj parametre prijımaca (hlavne sırka korelatora),a tym simulovat’ hodnoty multipathu, nie hodnoty ∆d (umoznı to prejednu simulovanu polohu druzice d zohl’adnit’ aj odraz od viacerychploch – vernejsie modelovanie reality).
P. Spanik, L’. Gerhatova Detekcia efektu multipath v GNSS Brno, 4. 2. 2016 16 / 16
Recommended