GPS-vastaanotin- ja antennivertailu (4 op)

Transkriptio

1 GPS-vastaanotin- ja antennivertailu (4 op) Miikka Jokelainen, AS Työn ohjaaja: DI Matti Öhman

2 Sisällysluettelo 1. Yleistä GPS-järjestelmästä GPS-järjestelmän virhelähteet Satelliittien ratatiedot Satelliittien kellot Ionosfäärin vaikutus Troposfäärin vaikutus Monitieheijastukset Vastaanotin Satelliittigeometria Paikanmittaustarkkuuden arviointimenetelmät Distance Root Mean Squared (DRMS, RMS, 1-Sigma) Circular Error Probability (CEP) Horisontaalinen tarkkuus Korrelaatio Tutkimuksia GPS-laitteiden mittaustarkkuudesta Koejärjestely GPS-vastaanotinten vertailu Antennivertailu Mittausten käsittely Koordinaatistomuunnos Tulokset GPS-vastaanotinten vertailu Antennivertailu Johtopäätökset GPS-vastaanotinten tarkkuudessa on eroja Suodatus ei selitä eroja mittaustarkkuudessa Ulkoiset antennit parantavat signaalivoimakkuutta satelliitteihin Antennien suorituskyvyllä on eroa Työn aikataulu Ongelmat projektin aikana Yhteenveto Jatkoideoita Viitteet... 35

3 1. Yleistä GPS-järjestelmästä GPS (Global Positioning System) on Yhdysvaltojen puolustushallinnon kehittämä ja rahoittama maailmanlaajuinen satelliittipaikannusjärjestelmä. Vastaavanlaisia GNSS-järjestelmiä (Global Navigation Satelliet System) ovat myös venäläinen GLONASS ja Euroopan Unionin Galileo. GPS-järjestelmä tarjoaa tarkan, reaaliaikaisen ja yksisuuntaisen satelliittipaikannuksen niin siviili- kuin armeijakäyttöön. [8] Järjestelmä koostuu satelliitista, jotka kiertävät Maan kahdesti vuorokaudessa noin km:n korkeudella [11]. GPS-paikannus perustuu satelliittien lähettämään atomikellonaikaan ja navigaatiosignaalin, jonka GPS-laite vastaanottaa. GPS-laite vastaanottaa signaalia samanaikaisesti useasta satelliitista [9]. Vähintään neljän satelliitin signaalit tarvitaan tarkkaan kolmiulotteiseen paikanmääritykseen. Paikka määritetään neljän yhtälön ryhmästä (vähimmäistapauksessa), joissa on neljä tuntematonta (x, y, z ja vastaanottimen kellon virhe). Suurempi lukumäärä satelliitteja tarkentaa paikanmäärityksen lopputulosta. Kuva 1. 2D paikannus kolmella satelliitilla. [5] 1

4 2. GPS-järjestelmän virhelähteet GPS paikannukseen kokonaistarkkuuteen vaikuttavat virhelähteet voidaan jakaa kahteen ryhmään. Ensiksi common-mode virheet ovat yhteisiä vastaanottimille samalla alueella. Common-mode virheitä ovat ilmakehän kulkuaikaviiveet sekä satelliittien kello- ja ratatietovirheet. Noncommon-mode virheet ovat vastaanotinkohtaisia. Tähän ryhmään kuuluvat signaalin monitieheijastumat sekä vastaanottimen mittauskohina ja aikaviiveet. [10] Kokonaistarkkuuteen vaikuttaa kuusi virhelähdettä [2]. Seuraavana ovat selvitettynä virhelähteet ja niiden vaikutukset mittaustarkkuuteen. Mittauksen kokonaistarkkuus ja virhelähteiden vaikutus riippuu kuitenkin paljon vastaanottimesta. [1] 2.1. Satelliittien ratatiedot Ratatiedot voivat aiheuttaa virheitä GPS-paikannuksessa: vastaanottimella voi olla käytössä virheelliset ratatiedot, navigointiviesteissä on pyöristysvirheitä ja poikkeustilanteet kuten satelliittien ratakorjaus. Virheen määrä kasvaa jatkuvasti, jonka takia satelliittien ratatietoja päivitetään ja lähetetään vastaanottimille säännöllisesti. Päivitysten ansiosta virheen määrä on suhteellisen pieni. [5] 2.2. Satelliittien kellot Vaikka jokaisessa GPS-satelliitissa on neljä atomikelloa, tapahtuu vastaanottimen kellon synkronoinnissa virhettä. Ainoastaan 10ns aikavirhe aiheuttaa jopa 3m paikkavirheen. [1] 2.3. Ionosfäärin vaikutus Ionosfääri on ilmakehän ylin kerros km korkeudella Maan pinnasta. Ionosfäärissä satelliittien lähettämän signaalin nopeus hidastuu. Hidastumisen aiheuttavat voimakkaasti ionisoituneet kaasumolekyylit ionosfäärissä. Virheen suuruus riippuu paikasta ja ajasta, ollen suurinta päivällä päiväntasaajalla. Ionosfäärin vaikutusta voidaan kompensoida geofysikaalisia korjausmalleja käyttämällä. [1] 2.4. Troposfäärin vaikutus Troposfääri on ilmakehän alin kerros 0 15 km korkeudella Maan pinnasta. Virheen suuruus riippuu kaasumolekyylien tiheydestä ja ilman kosteudesta. Tiheyden ja kosteuden kasvu hidastaa satelliittien lähettämää signaalia. Virhettä voidaan korjata käyttämällä yksinkertaista standardi-ilmanpaineeseen ja lämpötilaan perustuvaa mallia. [1] Kuva 2. Ionosfääri ja troposfääri. [5] 2

5 2.5. Monitieheijastukset GPS-signaali voi heijastua taloista, puista, vuorista jne. kulkien kierotietä matkalla vastaanottimelle. Heijastusten takia signaalilla kestää pidempi aika saapua vastaanottimelle. Monitieheijastusten vaikutusta voidaan kompensoida valitsemalla hyvä mittauspaikka ja aika sekä käyttämällä hyvää antennia. Heijastusten vaikutusta voidaan myös vähentää signaalinkäsittelymenetelmillä. [1] Kuva 3. Monitieheijastukset rakennuksista. [4] 2.6. Vastaanotin GPS-vastaanottimen mittauskohina, pyöristys- ja aikaviiveet vastaanottimessa aiheuttavat lisävirheitä. Vastaanottimen virheitä voidaan kuitenkin vähentää käyttämällä kehittyneempää teknologiaa. [1] 2.7. Satelliittigeometria Edellä mainittujen virhelähteiden lisäksi paikanmäärityksen tarkkuuteen vaikuttaa satelliittigeometria. Kuten aiemmin mainittiin, GPS-laitteet laskevat paikan perustuen satelliiteilta saatuihin aika- ja paikkatietoihin. Näistä tiedoista lasketaan jokaiselle satelliitille ympyrä ja alue jossa ympyrät risteävät. Ideaalitapauksessa ympyrät kohtaavat yhdessä pisteessä antaen yhden ratkaisun paikalle. Käytännössä leikkausalue on monikulmio, jonka sisällä GPS-vastaanotin sijaitsee. Paikanmäärityksen sanotaan olevan diluted alueen kasvaessa, josta seuraa paikanmäärityksen virhettä (Dilution Of Precision, DOP). Tarkkojen mittausten saamiseksi DOP arvojen seuranta on tärkeää. [4] DOP arvot kuvaavat mittaustarkkuutta ja ovat siten mitta satelliittigeometrialle. [1] Arvoja on kolme tyyppiä: horisontaalinen, vertikaalinen ja kolmiulotteinen. Horisontaalinen DOP (HDOP) mittaa DOP:a liittyen leveyteen ja pituuteen. Vertikaalinen DOP (VDOP) mittaa tarkkuutta liittyen korkeuteen. PDOP antaa kokonaistarkkuuden leveydelle, pituudelle ja korkeudelle eli PDOP on kolmiulotteisen tarkkuuden mitta. DOP arvot ovat numeroita 0 ja 50 väliltä. Pieni arvo tarkoittaa suurta tarkkuutta ja suuri epätarkkaa mittausta. [4] Paikanmittauksen kokonaistarkkuus saadaan kertomalla virhelähteiden kokonaisvaikutus HDOP arvolla. 3

6 Kuva 4. Satelliittigeometrian vaikutus mittaustarkkuuteen. [1] Taulukossa 1. on listattuna virhelähteiden vaikutukset mittaustarkkuuteen ja horisontaalinen kokonaistarkkuus HDOP arvon perusteella. Taulukossa 1. mainitut DGPS ja SBAS ovat virheenkorjausmenetelmiä. Enemmän tietoa menetelmien periaatteista löytyy projektityöstä S09-02 GPSdatan korjausmenetelmät. Taulukko 1. Virhelähteiden vaikutus kokonaistarkkuuteen. [1] Virhelähde Virhe ilman DGPS/SBAS Ratatiedot 1.5m 0.1m Satelliittien kellot 1.5m 0.1m Ionosfääri 3.0m 0.2m Troposfääri 0.7m 0.2m Monitieheijastumat 1.0m 1.4m Vastaanotin 0.5m 0.5m Neliöllinen keskiarvo (RMS, suodatettu) 4.0m 1.2m Horisontaalinen virhe (1-Sigma HDOP=1.3) 6.0m 1.8m Horisontaalinen virhe (2-Sigma HDOP=1.3) 12.0m 3.6m Virhe kun DGPS/SBAS 4

7 3. Paikanmittaustarkkuuden arviointimenetelmät Tarkkuutta ja hajontaa käytetään usein kuvaamaan GPS-vastaanottimen mittauksen hyvyyttä. Tarkkuus on mitta estimaatin läheisyydelle todellisesta arvosta ja hajonta on mitta estimaatin läheisyydelle keskiarvosta. Kuva 5. esittää näiden kahden parametrin vaikutukset mittaustarkkuuteen. Todellinen arvo sijaitsee ristin keskipisteessä, harmaan alueen keskipiste on estimaatin keskiarvo ja harmaan alueen säde kuvaa estimaatin hajontaa. [3] Suuri tarkkuus, pieni hajonta Pieni tarkkuus, pieni hajonta Suuri tarkkuus, suuri hajonta Pieni tarkkuus, suuri hajonta Kuva 5 Tarkkuus ja hajonta paikanmittauksessa. [3] GPS-paikkoja tallennettaessa pidemmän aikaa, paikkaestimaatit leviävät tietylle alueelle mittausvirheiden takia. Näitä levinneitä mittauksia kutsutaan parvikuvioksi, jota GPS-valmistajat käyttävät kuvaamaan laitteiden tarkkuutta. Aluetta, jolle mittaukset leviävät tai jolla estimoidut parametrit ovat, kutsutaan luottamusalueeksi. Luottamusaluetta voidaan analysoida määrittämään GPS-laitteen suorituskykyä tilastollisesti. Luottamusalueen säde kuvaa todennäköisyyttä, että ratkaisu on määritetyllä tarkkuudella alueen sisällä. [3] 3.1. Distance Root Mean Squared (DRMS, RMS, 1-Sigma) DRMS on luku, joka kuvaa 2D tarkkuutta. Luku kuvaa ympyrän sädettä, jonka määräämällä alueella sijaitsee noin 68 % mittauksista. Arvon laskemiseen tarvitaan mittauksen varianssit molempiin (x ja y) suuntiin koordinaatistossa. 2DRMS (2-Sigma) kuvaa noin 95 % todennäköisyysaluetta. DRMS ja 2DRMS lasketaan yhtälöiden (1) ja (2) mukaisesti. [3] DRMS = σ x 2 + σ y 2, ~68 % todennäköisyys (1) 2DRMS = 2 σ x 2 + σ y 2, ~95 % todennäköisyys (2) 3.2. Circular Error Probability (CEP) CEP viittaa ympyrän säteeseen, jonka sisällä 50 % mittauksista sijaitsee. Esimerkiksi jos CEP on 5 m, 50 % mittauksista sijaitsee 5 m etäisyydellä todellisesta paikasta. Ympyrän sädettä, jonka määräämällä alueella sijaitsee 95 % mittauksista, kutsutaan termillä R95. CEP ja R95 voidaan laskea yhtälöillä (3) ja (4). [3] 5

8 CEP = 0.56σ x σ y, tarkka kun σ y σ x > 0.3 (3) R95 = R(0.56σ x σ y ), R=2.08, kun σ y σ x = 1 (4) 3.3. Horisontaalinen tarkkuus Mittausten tarkkuutta voidaan arvioida vertaamalla vastaanottimen x ja y paikkojen keskiarvoa todelliseen mittauspisteeseen. Tarkkuus lasketaan yhtälön (5) perusteella. [7] σ acc = (X X tod ) 2 + (Y Y tod ) 2 (5) 3.4. Korrelaatio GPS-mittausten virhe ei ole valkoista kohinaa vaan peräkkäiset mittaukset korreloivat keskenään. Korrelointia voidaan arvioida autokorrelaation ja Pearsonin otoskorrelaation avulla. Tutkijat ovat käyttäneet autokorrelaatiota ja otoskorrelaatiota GPS-mittausten analysoinnissa. Kuhlmann [13] havaitsi mittausten korreloivan merkittävästi noin 300 sekunnin ajan. Li ja Kuhlmann [14] havaitsivat havaintojen autokorrelaation vähenevän noin 400 sekunnin kuluessa mittausten aloittamisesta. Autokorrelaatiolla voidaan kuvata aikasarjan havaintojen välistä riippuvuutta havaintojen välisen aikaeron funktiona. Aikasarjassa esiintyy siis autokorrelaatiota silloin, kun sarja ei ole täysin satunnainen, vaan uudet havainnot riippuvat olemassa olevista havainnoista [12]. Autokorrelaatiokerroin on sitä suurempi, mitä enemmän uudet havainnot riippuvat aiemmista. Pearsonin otoskorrelaatio on havaintoarvojen lineaarisen tilastollisen riippuvuuden voimakkuuden mittari. Pearsonin otoskorrelaatiokerroin on välillä 1 r xy 1. Korrelaatio ei ole voimakasta, jos otoskorrelaatiokerroin on lähellä nollaa. Autokorrelaatiokerroin [14] ja Pearsonin otoskorrelaatiokerroin [15] voidaan laskea yhtälöistä (6), (7) ja (8). missä n C k = k+1 a i m a i k m / n k (6) C k on k:s autokorrelaatiokerroin a i i:s mittausarvo m mittausten keskiarvo n mittausten kokonaismäärä missä R k = C k C 0 R k on normalisoitu autokorrelaatiokerroin (7) missä r xy = s xy s x s y (8) r xy on Pearsonin otoskorrelaatiokerroin s xy x- ja y-havaintoarvojen otoskovarianssi s x x-havaintoarvojen keskihajonta s y y-havaintoarvojen keskihajonta 6

9 4. Tutkimuksia GPS-laitteiden mittaustarkkuudesta Serr et. al [6] vertailivat tutkimuksessaan viittä GPS-vastaanotinta kaupunkiolosuhteissa Yhdysvalloissa. Tutkimuksessa vierailtiin 15 mittauspisteessä kymmenenä päivänä. Mittaustulosten vertailukyvyn parantamiseksi mittaukset suoritettiin aina samaan aikaan päivästä. Lisäksi mittaukset, joiden PDOP oli suurempi kuin viisi, hylättiin. Vastaanottimet mittasivat keskimäärin 120 paikkatietoa mittauskertaa kohden. Tutkimuksen perusteella kalleimmat GPS-vastaanottimet olivat tarkempia ja toimivat pienemmällä hajonnalla, kuin halvemmat vastaanottimet. Rodriguez-Perez et. al [7] vertailivat kolmen GPS-vastaanottimen toimintaa metsässä. Mittaukset suoritettiin kahdessatoista mittauspisteessä viidesti. Mittaukset suoritettiin aina samaan aikaan päivästä seitsemän tunnin ajan. Lisäksi vastaanottimet käynnistettiin 20 minuuttia ennen mittauksen aloitusta uusien satelliittien ratatietojen saamiseksi vastaanottimeen. Tutkijat löysivät huomattavia eroja tarkkuudessa ja hajonnassa GPS-vastaanotinten väliltä. 7

10 5. Koejärjestely Projektin tarkoituksena oli selvittää GPS-vastaanotinten mittaustarkkuuden eroja sekä GPS-antennien vaikutusta tarkkuuteen. Mittaukset jaettiin kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa asennettiin viisi GPSvastaanotinta suorittamaan samainaikaisia mittauksia. Toisessa osassa vertailtiin kolmea GPS-antennia yhdessä kolmen vastaanottimen kanssa. Vertailua varten käytettiin lisäksi kahta referenssivastaanotinta mittauspaikalla, josta oli näkyvissä koko taivas. Kuvassa 6. näkyy mittauksissa käytetyt GPS-vastaanottimet asennettuna paikoilleen. Vastaanotinten päälle laitettiin toinen samanlainen laatikko sääsuojaksi. Käytettävänä olivat seuraavat vastaanottimet. 2x u-blox LEA-5H 2x SiRFstar III SiRFstar II Trimble Lassen DR+GPS Haicom HI-203E Kuva 6. GPS-vastaanottimet asennettuna. 8

11 5.1. GPS-vastaanotinten vertailu GPS-vastaanottimet asennettiin 10cm välein toisistaan TUAS-talon katolle neljänteen kerrokseen kuvan 6 mukaisesti. Referenssivastaanottimet ja SiRFSTAR III olivat kytkettynä Windows XP:llä varustetun tietokoneen sarjaporteissa. Muut vastaanottimet kytkettiin USB-sarjaportti hubin kautta tietokoneen USBporttiin. Vastaanotinten lähettämä data tallennettiin u-blox:n u-center ohjelmistolla. Vastaanottimet lähettivät tiedon NMEA-muodossa sekunnin välein. Vastaanottimia vertaillaan tilastollisten ominaisuuksien perusteella. Vastaanotinten mittauksille laskettiin hajonta, varianssi, korrelaatiot ja DRMS Antennivertailu Antennivertailussa oli käytössä kolme erillisantennia tukevaa vastaanotinta: u-blox LEA-5H, SiRFSTAR II ja Trimble Lassen IQ. Käytettävät antennit olivat Titan GPS Antenna AA-105 (ajoneuvoantenni), Ponsse "TATTI" Antenna # (Ponsse) ja Emtac GPA-18 Antenna (Emtac). Mittaukset suoritettiin kolmessa sarjassa kytkien antennit vuorotellen jokaiseen vastaanottimeen. Mittausdata tallennettiin kahden sekunnin välein. Vastaanotinvertailun tavoin tallennuksessa käytettiin u-center ohjelmistoa ja käytössä oli kaksi referenssivastaanotinta. Antennivertailussa tarkoituksena on tutkia signaalivoimakkuuksien eroja. Signaalivoimakkuudet eri satelliitteihin saadaan suoraan NMEA-viesteistä. Antennit olivat kiinni vastaanottimissa seuraavasti. Taulukko 2. Antennien kiinnitys mittaussarjoittain. Ponsse EMTAC Ajoneuvo SiRF II A B C DR+GPS C A B LEA-5H B C A 5.3. Mittausten käsittely Tallennettuja NMEA-tiedostoja ei voida suoraan käyttää hyödyksi Matlabissa. Tätä varten kirjoitettiin C++:lla parseri, joka poimii tarvittavat tiedot mittausdatasta. Mittausdatan oikeellisuuden tarkistamiseksi parseri laskee NMEA-viestien tarkistussumman, ainoastaan validi mittausdata käytettiin siis hyväksi. Parserin luomat tiedostot avattiin Matlabissa, jossa NMEA-viestien latitudi- ja longitudiarvot muutettiin paikalliseen XY-koordinaatistoon, muunnos selvitetty tarkemmin luvussa 5.4. XY-koordinaatiston mittauspisteistä laskettiin tilastollisia tunnuslukuja kuten keskiarvo, hajonta, korrelaatio, autokorrelaatio ja DRMS Koordinaatistomuunnos NMEA-protokolla antaa vastaanottimen paikan WGS84-koordinaatistossa. WGS84-koordinaatit ilmaistaan leveys- ja pituusasteina WGS84-ellipsoidilla. Tästä koordinaatistosta täytyy päästä lokaalikoordinaatistoon, että vastaanotinten mittauksia voidaan helpommin vertailla. Koordinaatistomuunnos onnistuu olettamalla Maapallo litteäksi mittauspaikan läheisyydessä. Muunnos on toteutettu lähteestä [16] löytyvillä yhtälöillä. Muunnoksessa tarvitaan nollapiste, johon muita arvoja vertaillaan. Nollapisteenä käytettiin LEA-5H vastaanottimen leveys- ja pituusasteiden keskiarvoja kesällä suoritetusta viikon kestäneestä mittauksesta (latitudi = ja longitudi = astetta). LEA-5H referenssivastaanottimen paikan pitäisi siis projektin tuloksissa olla lähellä origoa. 9

12 6. Tulokset 6.1. GPS-vastaanotinten vertailu Ensimmäinen mittaussarja suoritettiin Haicomin USB-vastaanottimen huomattiin olevan rikki ennen mittausta. Vastaanottimet tallensivat tietoa sekunnin välein. Mittausten tulokset on esitettynä taulukoissa 3, 4 ja 5. Taulukoissa X, Y ja DRMS on ilmoitettu metreinä. Vastaanotinten nimissä REF tarkoittaa referenssivastaanotinta, SAT näkyvien satelliittien lukumäärää ja MITT mittausten lukumäärää. Taulukko 3. Mittaukset Keskiarvo Hajonta Vastaanotin X Y X Y SAT HDOP DRMS MITT LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II Taulukko 4. Mittaukset Keskiarvo Hajonta Vastaanotin X Y X Y SAT HDOP DRMS MITT LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II Taulukko 5. Mittaukset Keskiarvo Hajonta Vastaanotin X Y X Y SAT HDOP DRMS MITT LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II Seuraavassa mittaussarjassa ei saatu tarpeeksi dataa Lassen DR+GPS ja SiRFstar II vastaanottimista, rikkinäisen Haicomin vastaanottimen tilalle saatiin kuitenkin sarjaportillinen versio. Taulukoissa 6 ja 7 on esitettynä saadut mittaustulokset. 10

13 Taulukko 6. Mittaukset Keskiarvo Hajonta Vastaanotin X Y X Y SAT HDOP DRMS MITT LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H Haicom Taulukko 7. Mittaukset Keskiarvo Hajonta Vastaanotin X Y X Y SAT HDOP DRMS MITT LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H Haicom Viimeisessä mittaussarjassa 9.10 saatiin kaikki vastaanottimet toimimaan samanaikaisesti, tulokset taulukossa 8. Haicomin vastaanotin tallensi paikkatiedon 1s välein, DR+GPS 0.2s välein ja muut vastaanottimet 2s välein. Taulukko 8. Mittaukset Keskiarvo Hajonta Vastaanotin X Y X Y SAT HDOP DRMS MITT LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H Haicom DR+GPS SiRF II Taulukoihin 9 ja 10 on koottu vastaanotinvertailussa saadut DRMS- ja HDOP-arvot. Kuvat 7 ja 8 esittävät samat tiedot pylväsdiagrammina, Haicomin DRMS-arvo on poistettu diagrammista skaalan takia. 11

14 Taulukko 9. Vastaanotinten DRMS-arvot. Päivä LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II Haicom Keskiarvo Taulukko 10. Vastaanotinten HDOP-arvot Päivä LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II Haicom Keskiarvo LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II Haicom Kuva 7. DRMS-arvot pylväsdiagrammina. 12

15 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0, ,0 LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II Haicom Kuva 8. HDOP-arvot pylväsdiagrammina. Mittausdatasta laskettiin korrelaatiokertoimet 100 peräkkäisen mittauksen keskiarvoista. Saadut korrelaatiokertoimet taulukoissa Taulukko Itä-länsi -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II Taulukko Pohjois-etelä -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II

16 Taulukko Itä-länsi -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II Taulukko Pohjois-etelä -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II Taulukko Itä-länsi -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II Taulukko Pohjois-etelä -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H DR+GPS SiRF II

17 Taulukko Itä-länsi -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM Taulukko Pohjois-etelä -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM Taulukko Itä-länsi -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM Taulukko Pohjois-etelä -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM

18 Taulukko Itä-länsi -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM DR+GPS SiRF II LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM DR+GPS SiRF II Taulukko Pohjois-etelä -suunnan korrelaatiokertoimet. Vastaanotin LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM DR+GPS SiRF II LEA-5H REF SiRF III REF SiRF III LEA-5H HAICOM DR+GPS SiRF II

19 autokorrelaatiokerroin autokorrelaatiokerroin Teknillinen korkeakoulu Mittauksista laskettiin autokorrelaatiokertoimet. Kuvat 9-20 esittävät autokorrelaatiokertoimet 1000s aikajaksolta autokorrelaatio X-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII DRGPS SIRFII t (s) Kuva Itä-länsi -suunnan autokorrelaatiokertoimet autokorrelaatio Y-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII DRGPS SIRFII t (s) Kuva Pohjois-etelä -suunnan autokorrelaatiokertoimet. 17

20 autokorrelaatiokerroin autokorrelaatiokerroin Teknillinen korkeakoulu autokorrelaatio X-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII DRGPS SIRFII t (s) Kuva Itä-länsi -suunnan autokorrelaatiokertoimet autokorrelaatio Y-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII DRGPS SIRFII t (s) Kuva Pohjois-etelä -suunnan autokorrelaatiokertoimet. 18

21 autokorrelaatiokerroin autokorrelaatiokerroin Teknillinen korkeakoulu autokorrelaatio X-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII DRGPS SIRFII t (s) Kuva Itä-länsi -suunnan autokorrelaatiokertoimet autokorrelaatio Y-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII DRGPS SIRFII t (s) Kuva Pohjois-etelä -suunnan autokorrelaatiokertoimet. 19

22 autokorrelaatiokerroin autokorrelaatiokerroin Teknillinen korkeakoulu autokorrelaatio X-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII HAICOM t (s) Kuva Itä-länsi -suunnan autokorrelaatiokertoimet autokorrelaatio Y-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII HAICOM t (s) Kuva Pohjois-etelä -suunnan autokorrelaatiokertoimet. 20

23 autokorrelaatiokerroin autokorrelaatiokerroin Teknillinen korkeakoulu autokorrelaatio X-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII HAICOM t (s) Kuva Itä-länsi -suunnan autokorrelaatiokertoimet autokorrelaatio Y-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII HAICOM t (s) Kuva Pohjois-etelä -suunnan autokorrelaatiokertoimet. 21

24 autokorrelaatiokerroin autokorrelaatiokerroin Teknillinen korkeakoulu autokorrelaatio X-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII HAICOM DRGPS SIRFII t (s) Kuva Itä-länsi -suunnan autokorrelaatiokertoimet autokorrelaatio Y-suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF LEA5H SIRFIII HAICOM DRGPS SIRFII t (s) Kuva Pohjois-etelä -suunnan autokorrelaatiokertoimet. 22

25 autokorrelaatiokerroin autokorrelaatiokerroin Teknillinen korkeakoulu Kuvissa 21 ja 22 on laskettu keskiarvot vastaanottimien X- ja Y-suuntien autokorrelaatiokertoimista 60 sekunnin aikajaksolta mittauksia ei ole käytetty keskiarvon laskennassa lyhyen keston takia. 1 Autokorrelaatio itä-länsi -suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF SIRFIII LEA5H DRGPS SIRFII HAICOM t (s) Kuva 21. Autokorrelaatiokertoimien keskiarvot itä-länsi -suunnassa. 1 Autokorrelaatio pohjois-etelä -suunnassa LEA5H REF SIRFIII REF SIRFIII LEA5H DRGPS SIRFII HAICOM t (s) Kuva 22. Autokorrelaatiokertoimien keskiarvot pohjois-etelä -suunnassa. 23

26 6.2. Antennivertailu Antennivertailu suoritettiin kolmessa sarjassa. Antennit olivat kiinni vastaanottimissa taulukon 2. mukaisesti, referenssivastaanottimissa ei käytetty ulkoisia antenneja. Mittaussarja A:n tulokset ovat taulukossa 23. Mittaussarjat B toteutettiin kahteen kertaan ja C kerran. B sarjan tulokset ovat taulukoissa 24 ja 25 sekä C:n tulokset taulukossa 26. Taulukoiden alimmalle riville on laskettu summat mittauskerroista ja kaikkien SNR-arvojen keskiarvot. Taulukko 23. Mittaussarja A. LEA5H REF SiRFIII REF LEA-5H, ajoneuvo DR+GPS, Emtac SiRFII, Ponsse Satelliitti Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR

27 Taulukko 24. Mittaussarja B 1. mittaus. LEA5H REF SiRFIII REF LEA-5H, Ponsse DR+GPS, ajoneuvo SiRFII, Emtac Satelliitti Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR

28 Taulukko 25. Mittaussarja B 2. mittaus. LEA5H REF SiRFIII REF LEA-5H, Ponsse DR+GPS, ajoneuvo SiRFII, Emtac Satelliitti Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR

29 Taulukko 26. Mittaussarja C. LEA5H REF SiRFIII REF LEA-5H, Emtac DR+GPS, Ponsse SiRFII, ajoneuvo Satelliitti Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR Mitt. SNR Antennien paremmuutta voidaan vertailla laskemalla kullakin mittaushetkellä neljän parhaiten kuuluvan satelliitin SNR-keskiarvo. Neljä satelliittia on minimi vastaanottimen 3D-paikan laskemiseen. Tällä menetelmällä päästään eroon huonosti kuuluvien satelliittien vaikutuksesta mittausten keskiarvoon. Tulokset neljän parhaan satelliitin SNR-keskiarvoista taulukoissa 27 ja 28. Taulukossa 27 B-rivin arvot ovat keskiarvoja kahdesta B mittaussarjasta. Taulukko 27. Vastaanotinten SNR-keskiarvot neljästä parhaasta satelliitista antennimittaussarjoissa. LEA-5H REF SiRF III REF LEA-5H DR+GPS SiRF II A B C Keskiarvo Taulukko 28. SNR-keskiarvot neljästä parhaasta satelliitista antenneilla. Ponsse EMTAC Ajoneuvo Keskiarvo SiRF II DR+GPS LEA-5H Keskiarvo

30 7. Johtopäätökset 7.1. GPS-vastaanotinten tarkkuudessa on eroja GPS-vastaanotin kokeista nähdään selviä eroja vastaanotinten toiminnassa. Hyvissä olosuhteissa referenssivastaanottimet toimivat jokaisena mittauspäivänä tasavertaisesti. Hajonta, satelliittien määrä, HDOP ja DRMS ovat kaikki arvoiltaan lähes yhtä suuria LEA-5H ja SiRFSTAR III vastaanottimilla hyvissä olosuhteissa. Taulukosta 9 nähdään eroja vastaanottimien mittaustarkkuudessa. Referenssivastaanottimet olivat hyvin tasaväkisiä, mutta huonommassa paikassa vastaavien mallien välille syntyy yllättävän suuri ero tarkkuudessa, vaikka HDOP-arvot ovat lähes samat. DR+GPS pääsee myös kohtuulliseen tarkkuuteen vaikka sen HDOP onkin huonompi. Vanhemmat SiRFSTAR II ja Haicom taas antavat selvästi huonompia tuloksia. Ne eivät pysty seuraamaan yhtä paljon satelliitteja kuin uudemmat vastaanottimet, mikä näkyy myös huonompina HDOP-arvoina. Projektin aikana vastaanotinten välillä esiintyi korrelaatiota ainoastaan 9.10 suoritetussa mittauksessa. Kyseinen mittaus oli myös lyhytkestoisin (noin 40 minuuttia). Korrelaatiota ei esiintynyt, koska vastaanottimilla on ollut käytössä eri satelliitit pidemmissä mittaussarjoissa. Kevään 2009 projektissa mittausdatasta suodatettiin pois mittaukset, joilla vastaanottimilla olivat samat satelliitit. Tällöin korrelaatio vastaanottimien välillä oli selvä. Ainoastaan Haicomin vastaanotin sekosi yhtenä mittauspäivänä, tämä nähdään myös autokorrelaatiokuvasta 15 ja 16, joissa korrelaatiota aiempien mittausten kanssa ei ole lainkaan. Muuten vastaanottimet löysivät paikkansa noin 10m säteiseltä ympyrältä, SiRFSTAR III vastaanottimen kyetessä jopa 5m tarkkuuteen Suodatus ei selitä eroja mittaustarkkuudessa Autokorrelaatiokuvista 21 ja 22 nähdään selviä eroja vastaanotinten autokorrelaation käyttäytymisessä sekunnin kuluessa mittausten aloittamisesta mittaukset eivät enää korreloi ensimmäisten mittausten kanssa muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta. Erot vastaanotinten välillä näkyvät ensimmäisen 60 sekunnin aikana. Osalla vastaanottimista autokorrelaatiokertoimet vähenevät selvästi muita hitaammin. Tähän on syynä vastaanotinten mittaussignaalin suodatus, jolla pyritään vähentämään vastaanottimen kohinan vaikutusta mittaukseen. Pidemmällä aikavälillä sääilmiöt, satelliittigeometria ja kellovirheet vaikuttavat niin, että mittaukset eivät enää korreloi. Vastaanottimen kohinan vähentyessä signaalin satunnaisuus vähenee, mikä on hyvä asia staattisessa mittauksessa. Suodatuksen ansiosta kaikki vastaanottimet huomasivat ajoittain olevansa paikallaan. Vastaanottimet joilla autokorrelaatiokerroin väheni hitaimmin, pitivät paikkatietoa pisimpään vakiona tai muutokset paikassa olivat pieniä. Referenssivastaanottimien erot suodatuksessa ovat suuret. Vaikka LEA-5H referenssivastaanottimen paikanmittaus on autokorrelaation mukaan satunnaisempaa lyhyellä aikavälillä, on sen tarkkuus kuitenkin yhtä hyvä SiRFSTAR III referenssivastaanottimen kanssa. Myöskään vastaanotinvertailussa käytettyjen SiRFSTAR III ja LEA-5H vastaanotinten suuri tarkkuusero ei selity suodatuksella. Ensimmäisen 20 sekunnin mittajaksolla itä-länsi suunnassa SiRFSTAR III on satunnaisempi, pidemmällä mittajaksolla taas LEA-5H mittaukset ovat hieman satunnaisempia. Pohjois-etelä suunnassa SiRFSTAR III on taas satunnaisempi. SiRFSTAR II ja LEA-5H ovat autokorrelaatiokertoimien mukaan hyvin samanlaisia. Mittatarkkuutta 28

31 tarkastellessa ero on kuitenkin suuri. DR+GPS on autokorrelaatiokertoimien perusteella paras projektin staattisessa mittauksessa. Sen autokorrelaatiokertoimet ovat suurimmat, eli suodatusta on paljon ja satunnaisuutta vähän lyhyellä aikavälillä. Tästä huolimatta sen mittaustarkkuus oli keskitasoa Ulkoiset antennit parantavat signaalivoimakkuutta satelliitteihin Antennitestissä käytetyt vastaanottimet saivat paremman signaalin satelliitteihin kuin LEA-5H referenssivastaanotin, vaikka referenssivastaanottimet olivat paremmassa asemassa. Antennit ovat siis selvästi vaikuttaneet vastaanotinten toimintaan. Tämä voidaan nähdä taulukon 27 signaalivoimakkuuden arvoista. Huonoissa olosuhteissa antennien käytöstä on siis apua. Testissä ei vertailtu mittaustarkkuutta, mutta paremman signaalin pitäisi parantaa tarkkuutta. Parhaiten vastaanottimista suoriutui LEA-5H ja huonoiten LEA-5H referenssivastaanotin. Käytetyt ulkoiset antennit ovat siis selvästi parantaneet vastaanottimen signaalivoimakkuutta. LEA-5H referenssivastaanottimen patch-antenni ei ole paremmasta asemastaan huolimatta saanut hyvää signaalia. SiRFSTAR III referenssivastaanotin sai toiseksi parhaan signaalivoimakkuuden. Valitettavasti vertailua varten ei ollut käytettävissä SiRFSTAR III vastaanotinta, johon olisi voitu kiinnittää ulkoinen antenni. Antennien vaikutus voidaan nähdä myös kuvista 23 ja 24. Kuvasta 23 nähdään LEA-5H referenssivastaanottimen ja kuvasta 24 LEA-5H vastaanottimen signaalivoimakkuudet Emtacin antennilla. Kuvat on saatu u-bloxin u-center ohjelmistosta. Kuvista nähdään referenssivastaanottimen saavan huomattavasti paremmat signaalit eteläsuunnassa oleviin satelliitteihin. Vertailtavien vastaanotinten etelänpuolella oleva seinä siis selvästi häiritsee signaalia etelässä oleviin satelliitteihin. LEA-5H-vastaanotin sai referenssivastaanotinta paremman signaalin pohjoisen satelliitteihin. Käytetty antenni on siis parantanut signaalivoimakkuutta. Samanlainen ero signaalinvoimakkuuksissa pohjoisen satelliitteihin oli nähtävissä myös verrattaessa LEA-5H vastaanotinta SiRFSTAR III referenssivastaanottimeen. Kuvissa näkyvä suuri valkoinen aukko on pohjoisnapa, jonka yli satelliitit eivät kulje. 29

32 Kuva 23. LEA-5H REF signaalivoimakkuudet, mittaussarja C 30

33 Kuva 24. LEA-5H signaalivoimakkuudet, mittaussarja C Antennien suorituskyvyllä on eroa Antennimittauksilla saatiin eroja antennien välille. Taulukosta 28 nähdään Emtacin antennin saaneen parhaan signaalivoimakkuuden satelliitteihin, ollen paras antenni SiRFSTAR II ja LEA-5H vastaanottimilla sekä huonoin DR+GPS vastaanottimella. Ajoneuvoantenni suoriutui toiseksi parhaiten, ollen paras DR+GPS vastaanottimella sekä toinen LEA-5H ja SiRFSTAR II vastaanottimilla. Ponssen antenni toimi kokonaisuudessaan heikoiten ollen toinen DR+GPS vastaanottimella sekä huonoin LEA-5H ja SiRFSTAR II vastaanottimilla. Signaalivoimakkuuksien kannalta paras yhdistelmä oli LEA-5H vastaanotine Emtacin antennilla. Kaikkien mittausten keskiarvoja tarkastellessa taulukoista voisi helposti päätellä toisin. Esimerkiksi vaikka DR+GPS sai kaikkien mittausten keskiarvoa katsottaessa parhaan tuloksen Emtacin antennilla, oli se kuitenkin huonoin antenni DR+GPS-vastaanottimelle tarkastellessa neljää parasta signaalia. Keskiarvoon vaikuttavat paljon heikosti kuuluvat satelliitit, jotka vääristävät tulosta. 31

34 8. Työn aikataulu Projektin alussa tehty aikataulu piti pääosin paikkansa. Projekti eteni aikataulun mukaisesti aina väliraportin suunnitteluun asti, jonka jälkeen antennimittaukset saatiin suoritettua ennen väliraportin esittelyä. Seurauksena mittaustulosten analysointiin ja loppuraportin kirjoittamiseen jäi selvästi suunniteltua enemmän aikaa. Projektin toteutunut aikataulu näkyvissä taulukossa 29. Taulukko 29. Projektin toteutunut aikataulu. Viikko Kuvaus Aika (h) 37 Tehtävänanto, aloituspalaveri ohjaajan kanssa ja tutustumista aiheeseen Tutustumista aiheeseen, kirjallisuusselvityksen ja projektisuunnitelman teko Projektisuunnitelman esittely, koetilanteen suunnitteleminen Mittaukset GPS-vastaanottimilla Väliraportin teko, antennimittausten suunnittelua Mittaukset GPS-antenneilla Väliraportin esittely Mittaustulosten analysointi, dokumentointia ja loppuraportin teko Loppuraportin esittely Ongelmat projektin aikana Vaikka projekti saatiin toteutettua aikataulussa, vastaanotinten toiminnassa oli pieniä ongelmia. Projektissa oli tarkoituksena käyttää Haicomin HI-204E-USB vastaanotinta. Vastaanotinta ei kuitenkaan saatu toimimaan, laite oli rikki tai käytössä olivat väärät ajurit. Tilalle hankittiin sarjaporttia käyttävä HI-203E vastaanotin. Trimble Lassen DR+GPS vastaanotin ei aina suostunut käynnistymään. Lisäksi ongelmia aiheutti vastaanotinten tietokoneeseen liittämisessä käytetty USB-sarjaporttiadapteri. Adapteriin voitiin kytkeä neljä sarjaporttia käyttävää vastaanotinta. Kaikkien neljän vastaanottimen data liikkui USB väylää pitkin mittaustietokoneelle. Aluksi mittaukset kaikista porteista toimivat oikein, mutta mittausten jatkuessa ilmeni ongelmia: joistain NMEA-viesteistä puuttui alku ja toisista loppu sekä välillä liikenne väylällä katkesi kokonaan. Mittaustietokone meni lukkoon mittausten jatkuessa, ongelma oli todennäköisesti USB-jatkojohdossa tai USB-sarjaporttiadapterin ajureissa. Mittaustietokone vaihdettiin projektin loppupuolella epäluotettavuuden takia. Tietokoneen vaihtaminen ei poistanut ongelmaa. Referenssivastaanottimet kiinnitettiin tietokoneen sarjaportteihin, eivätkä aiheuttaneen minkäänlaisia ongelmia. Vaikka liikenne hubin kautta pysähtyi, toimivat referenssivastaanottimet moitteetta jokaisena mittauspäivänä. 32

35 9. Yhteenveto GPS-vastaanottimet ovat kehittyneet ominaisuuksiltaan huimasti: uudet mallit käynnistyvät nopeammin, pystyvät seuraamaan heikompaakin signaalia, ja laskevat oman sijaintinsa sekä tarkemmin että useammin. Hyväkään vastaanotin ei kuitenkaan toimi, ellei saada riittävän hyvää signaalia satelliitteihin. Hankalissa olosuhteissa, kuten kaupunkien keskustoissa (korkeita rakennuksia) tai peitteisissä metsissä, tarvitaan kunnollinen antenni, jotta signaalin vastaanottaminen onnistuu. Monissa GPS-vastaanottimissa on integroituna pieni patch-antenni, joka on riittävä normaalikäytössä. Ulkoiset antennit voivat olla herkempiä ja paremmin suuntaavia mutta toisaalta myös kooltaan suurempia ja hinnaltaan kalliimpia valmistaa. Lisäksi ulkoisten antennien sijoittaminen on usein helpompaa, kun koko vastaanotinta ei tarvitse asentaa säiden armoille. Projektissa havaittiin eroja GPS-vastaanotinten mittaustarkkuudessa. Hyvissä olosuhteissa LEA-5H ja SiRFSTAR III vastaanottimet löysivät paikkansa 2m säteisen ympyrän alueelta. Huonommissa olosuhteissa SiRFSTAR III mittaustarkkuus (~68 % mittauksista) oli noin 4m, LEA-5H ja Lassen DR+GPS noin 8m sekä SiRFSTAR II ja Haicom noin 10m säteinen ympyrä. Kaikki testatut vastaanottimet pystyivät siis vähintään tyydyttäviin tuloksiin. 10m säteinen alue on riittävä normaalikäytössä ja monessa muussakin sovelluksessa. Antennit paransivat signaalivoimakkuutta satelliitteihin. Kolme testattua antennia: Ponsse, Emtac ja ajoneuvoantennit saivat paremman signaalin satelliitteihin, kuin LEA-5H referenssivastaanotin sisäisellä patch-antennilla. Huonoissa olosuhteissa erillisestä ulkoisesta antennista on siis hyötyä. Projektin mittausolosuhteissa Emtacin antenni sai parhaan, ajoneuvoantenni toiseksi parhaan ja Ponssen antenni huonoimman signaalivoimakkuuden. Signaalivoimakkuuden kannalta paras yhdistelmä oli LEA-5H ja Emtacin antenni. LEA-5H vastaanottimessa on kuitenkin eniten kanavia, joten se pystyy seuraamaan vastaanottimista eniten satelliitteja. Laajemmilla testeillä vieläkin huonommissa olosuhteissa, kuten metsässä, voitaisiin erot antennien ja vastaanottimien välillä saada paremmin esiin. 33

36 10. Jatkoideoita GPS-vastaanotinten erot olivat pieniä vertailussa. Mittaukset vaikeammissa olosuhteissa voisivat tuoda paremmin esiin vastaanottimen vaikutuksen mittaustarkkuudessa. Tässä projektissa pystyttiin tietokoneen rajoitusten takia suorittamaan mittauksia ainoastaan talon katolla. Vastaavat mittaukset voitaisiin suorittaa esimerkiksi metsässä tai kaupunkiympäristössä, jossa näkyvyys satelliitteihin olisi selvästi huonompi ja erot vastaanotinten välillä olisivat suuremmat. Projektissa toteutettiin ainoastaan staattisia mittauksia. Vastaanotinten suodatus vaikuttaa staattisessa mittauksessa paljon tuloksiin. Jokaisessa vastaanottimessa käytetään suodatusta, mutta mitä enemmän sitä käytetään, sitä paremmat tulokset staattisessa mittauksessa saadaan. Suodatusta voidaan säätää joissain vastaanottimissa valitsemalla toimintamoodi (esimerkiksi jalankulkija, autoilija, staattinen jne.). Dynaamisella mittauksella voitaisiin vähentää suodatuksen vaikutusta ja arvioida vastaanotinten soveltuvuutta dynaamisiin sovelluksiin. Vastaanottimien kohinaa voisi arvioida pseudoetäisyysmittauksista eri satelliitteihin. Suodattamatonta raakadataa vain ei saa ulos kaikista vastaanottimista. SiRFSTAR III:sta sen saa laitteen omalla protokollalla, mutta esimerkiksi ainoastaan u-bloxin kalliimmat vastaanottimet tukevat tätä ominaisuutta. Suodattamattomasta datasta voisi laskea paikkatiedot ja tutkia suodatuksen vaikutusta paikanmittaukseen. Antennien ominaisuuksia voisi arvioida tarkastelemalla antennien suuntaavuutta. Suuntakuvioiden määrittämisessä voisi käyttää pitkiä mittauksia, joista saataisiin kuvien 19 ja 20 tapaiset skyplot" -kuvat. Mittauksissa tulisi käännellä antenneja eri suuntiin, jolloin mittauskertoja olisi paljon. 34

37 11. Viitteet 1. GPS Essentials of Satellite Navigation. Verkkodokumentti. Viitattu Saatavissa: %29.pdf. 2. Wormley, S. J. GPS Errors & Estimating Your Receiver's Accuracy. Viitattu Saatavissa: 3. NovAtel. GPS Position Accuracy Measures. Verkkodokumentti. Viitattu Saatavissa: 4. Person, J. Writing Your Own GPS Applications: Part 2. Viitattu Saatavissa: 5. Kowoma.de. Sources of Errors in GPS. Viitattu Saatavissa: 6. Serr, K., Windholz, T. ja Weber, K. Comparing GPS Receivers: A Field Study. URISA Journal 2006, vol. 18, nro 2, s Rodriguez-Perez, J., Alvares, M. F., Sanz, E. ja Gavela, A. Comparison of GPS Receiver Accuracy and Precision in Forest Environments. Practical Recommendations Regarding Methods and Receiver Selection. GNSS Processing and Applications. 8. Maanmittauslaitos. GPS mittaus. Viitattu Saatavissa: 9. GPS - Wikipedia. Viitattu Saatavissa: Farrel, J. ja Barth, M. The Global Positioning System and Inertial Navigation. McGraw-Hill, 1998, ISBN X 11. Global Positioning System - Wikipedia. Viitattu Saatavissa: Autokorrelaatio - Wikipedia. Viitattu Saatavissa: Kuhlmann, H. Kalman-Filtering with Coloured Measurement Noise for Deformation Analysis. Proceedings, 11 th FIG Symposium on Deformation Measurements, Santorini, Kreikka, Li, L. ja Kuhlmann, H. Detection of Deformations and Outliers in Real-Time GPS Measurements by Kalman Filter Model with Shaping Filter. 13 th FIG Symposium on Deformation Measurements and Analysis. 15. Mellin, I. Todennäköisyyslaskenta ja tilastotiede: Kaavat. 16. Aviation Formulary V1.44. Viitattu Saatavissa: 35