Geodätisches Institut (GIK)

Analyse der Qualität der GNSS Stationen des GURN-Netzes aufgrund von Phasenmehrwegeeinflüssen

In der GNSS-Stationsumgebung kann das direkte Signal aufgrund von anstehenden Objekten reflektiert werden. Dann erreicht die Antenne ein Mischsignal aus direktem und reflektiertem Signal. Dies führt zu sogenannten Mehrwegefehlern. Als Folge entstehen Laufzeitmessfehler bei den Codebeobachtungen, die ca. 100-mal größer sind, als die Phasenmessfehler. Durch eine Linearkombination (z.B. ionosphären-freie Linearkombination bei der PPP-Lösung) kann sich diese Abweichung allerdings noch erhöhen. Aufgrund der veränderten Geometrie zwischen den sich bewegenden GNSS-Satelliten und der Empfangsantenne zeigen die Mehrwegeeffekte Perioden von Stunden oder sogar wenigen Minuten. Dies ist abhängig von Abstand zwischen dem Reflektor und der Empfangsantenne. Da die Mehrwegeeinflüsse stationsabhängige Fehler sind und nicht durch eine relative Messanordnung beseitigt werden können, bildet das Auftreten von Mehrwegeffekten ein bestimmtes Maß für die Qualität der GNSS-Beobachtungen.

Die Beobachtungen der GNSS-Referenzstationen werden in Echtzeit z.B. als Referenz für Anschlussmessungen oder im Post-Processing für z.B. das Betrachten von Bewegungen der Erdoberfläche verwendet. In beiden Fällen ist eine cm-genaue Positionierung benötigt. Dazu sind die Phasenmessungen für diese angestrebte Genauigkeit unverzichtbar. In diesem Zusammenhang erwartet man eine sehr hohe Qualität der Phasenmessungen insbesondere wegen der Mehrwegeeffekte. Für diesen Grund ist eine Detektierung, Lokalisierung, Quantifizierung und vielleicht Kalabrierung von Phasenmehrwegeeinflüsse von wichtiger Bedeutung.

Am GIK wird die Software WaSoft (www.wasoft.de) für eine Detektierung und Lokalisierung von Phasenmehrwegeeinflüssen verwendet. Die GNSS-Beobachtungen eines Netzes auf zwei Frequenzen werden gemeinsam betrachtet. Jährlich wird eine Mehrwege-Analyse für die SAPOS-Referenzstationen in Baden-Württemberg und Reihenland-Pfalz am GIK durchgeführt. Darüber hinaus werden kontinuierlich die Referenzstationen im GURN aufgrund der Mehrwegeeffekte analysiert, um die Qualität der Phasenbeobachtungen zu sichern. Für jede in dieser Auswertung beteiligten Station und jedes GNSS-System wird mittels WaSoft die Stärke von Phasenmehrwegefehlern in Abhängigkeit des Einfallswinkels des direkten Satellitensignals dargestellt. Als Beispiel wird hier die Darstellung für die SAPOS-Station in Mannheim (0405) aus GPS- (0405_g.png) bzw. Galileo-Beobachtungen (0405_e.png) gezeigt. Diese Station wurde auf dem Boden mit einem Antennenträger vom Stahlrohr mit runder Grundplatte aufgebaut. Die flächenhaften farbigen Symbole in den Abbildungen zeigen starke Phasenmehrwegeeinflüsse.