Applications and limitations of low-cost GNSS receivers

Vysoké náklady na profesionální antény globálního navigačního satelitního systému (GNSS), dosahující desítek tisíc eur, omezují jejich dostupnost a široké využití pro velkou skupinu uživatelů, kteří si nemohou dovolit tak vysoké finanční výdaje. Jako alternativa mohou být použity nízkonákladové GNSS přijímače a antény. Použití levnějších GNSS čipových sad a komponent nižší kvality umožňuje výrazně snížit výrobní náklady těchto měřicích sestav. To však vede ke zhoršení kvality dat zaznamenaných přijímačem, což znemožňuje dosažení milimetrové přesnosti typické pro profesionální geodetické antény a přijímače. Nicméně neustálý technologický pokrok a probíhající miniaturizace způsobují, že nízkonákladové měřicí sestavy jsou stále rozšířenější a kvalita jimi poskytovaných výsledků se systematicky zlepšuje. Jedním z klíčových faktorů ovlivňujících kvalitu získaných dat je kvalita a výrobní přesnost přijímací antény. Neznalost hodnot posunu fázového centra (PCO) a variací fázového centra (PCV) způsobuje, že určená poloha antény je zatížena významnými chybami, dosahujícími až několika centimetrů. Kromě toho jsou současné náklady na individuální kalibrační postupy antén mnohonásobně vyšší než cena samotné nízkonákladové antény, což činí kalibraci nízkonákladových GNSS antén ekonomicky neodůvodněnou. Na druhé straně by použití individuálních kalibračních modelů antén mohlo vést k výraznému zlepšení kvality získaných výsledků. Za účelem posouzení vlivu použití kalibračních modelů nízkonákladových antén na určování souřadnic bylo kalibrováno 10 GNSS antén (ArduSimple ANT3B-CAL-L1). Tento postup byl proveden na Leibniz Universität Hannover za použití individuální robotické kalibrační metody. Pro zkoumání vlivu aplikace individuálních kalibračních modelů byly vypočteny týdenní časové řady pomocí metod Precise Point Positioning (PPP) a Real-Time Kinematics (RTK) pro 22 nízkonákladových přijímačů umístěných ve Vratislavi (Wrocław), Polsko. Zpracování bylo provedeno v několika variantách použití individuálních kalibračních modelů, což umožnilo podrobnou analýzu jejich vlivu na dosažené výsledky. Provedené studie potvrzují oprávněnost použití individuálních kalibračních modelů pro nízkonákladové GNSS antény. Jejich aplikace vede k jednoznačnému zlepšení přesnosti určených souřadnic.