Jonosfärens inverkan på GNSS-mätningars noggrannhet och tillförlitlighet: En studie av NRTK-metodens tillförlitlighet under olika jonosfäriska förhållanden, samt dess påverkan på precisionspositionering
2025 (Svenska)Självständigt arbete på grundnivå (kandidatexamen), 10 poäng / 15 hp
Studentuppsats (Examensarbete)Alternativ titel
The Ionosphere’s impact on the accuracy and reliability of GNSS measurements : A study of the reliability of the NRTK-method during different ionospheric conditions, and its impact on precise positioning (Engelska)
Abstract [sv]
På senare tid har det skett en alltmer ökad användning av GNSS-teknik som ersätter traditionell terrester mätteknik. Detta beror på GNSS teknikens enkelhet och effektivitet, men behovet av noggranna och tillförlitliga mätningar kvarstår. Inom GNSS-tekniken är jonosfäriska störningar en av de mest betydande felkällorna. En av de vanligaste GNSS teknikerna är Nätverks-RTK som är en metod som beräknar positionen i realtid. I studien undersöks hur jonosfäriska störningar påverkar noggrannheten och initialiseringstiden vid GNSS mätning med metoden Nätverks-RTK.
Studien har genomförts i Karlstad under våren 2025 och omfattade mätningar på fyra olika kända stompunkter. Samtliga mätningar utfördes med samma GNSS-utrustning, med NRTK via VRS metoden. Mätningarna har utförts som detaljpunkter med en mättid på 15 sekunder med ett tidsintervall på 5 minuter. För att analysera den jonosfäriska aktiviteten användes SWEPOS jonosfärsmonitor (version 2) som tillhandahåller jonosfärens status i realtid. Resultatet för studien visar att jonosfären har en påverkan på positionsnoggrannheten. Vid sämre jonosfäriska förhållanden ökade spridningen bland mätningarna, vilket innebar att enskilda mätningar blev mindre tillförlitliga. Den största påverkan noterades vertikalt, medan horisontellt verkar påverkas i mindre utsträckning av jonosfären. Mottagarens precision visade sig också underskatta den faktiska osäkerheten i flera fall, särskilt under mer ogynnsamma förhållanden där extremvärden inträffade allt oftare. Gällande initialiseringstiden kunde inget tydligt samband fastställas mellan de olika jonosfärsförhållandena.
Generellt visade sig NRTK-tekniken vara tillförlitlig i enkla mätmiljöer och under normala jonosfäriska förhållanden. Däremot får jonosfärens påverkan inte underskattas, eftersom tillförlitligheten försämras i takt med ökad jonosfärsaktivitet. Resultatet visar också på vikten av att övervaka jonosfärens status. Detta för att kunna planera och anpassa fältarbetet utifrån rådande förutsättningar genom att exempelvis utföra upprepade mätningar för att öka tillförlitligheten i mätningarna.
Sammanfattningsvis visar studien att ökad jonosfärsaktivitet har en viss inverkan på positionsnoggrannheten vid NRTK-mätning. Sambandet är dock inte entydigt, eftersom andra felkällor varit svåra att isolera och i vissa fall kan ha haft större påverkan. Studien visar även att mottagarens angivna precision inte alltid speglar den faktiska noggrannheten, särskilt vig högre jonosfärsaktivitet. Slutligen kunde inget tydligt samband fastställas mellan jonosfärsförhållande och tiden till uppnådd fixlösning.
Abstract [en]
The recent increase in usage of GNSS technology contributes to the replacement of traditional terrestrial measurement technology. This is due to the simplicity and efficiency of GNSS technology. However, the need for accurate and reliable measurements still remains. Within GNSS technology, ionospheric disturbances are one of the most significant sources of error. One of the most common GNSS technologies is Network-RTK, which is a method that calculates the position in real time. This study aims to examine how ionospheric disturbances affect the accuracy and initialization time of GNSS measurements using the Network-RTK method.
The study was conducted in Karlstad, in the spring of 2025 and included NRTK-measurements performed on four different points, with known coordinates. All measurements were conducted using the same GNSS equipment, employing the VRS method. All measurements were taken at a duration of 15 seconds at 5-minute intervals. To assess ionospheric activity, the SWEPOS Ionospheric monitor (version 2) was used, which provides real-time information on the current state of the ionospheric system. The results of the study indicate that the ionospheric system has an impact on the position accuracy. Degraded ionospheric conditions led to greater variability among measurements, thereby reducing the reliability of individual observations. The greatest impact was observed in the vertical direction, whereas the horizontal component appears to be less affected by the ionosphere. The receiver’s precision was also found to underestimate the true level of uncertainty in several cases, particularly under adverse conditions where extreme values occurred more frequently. Regarding the initialization time, no clear correlation could be established between initialization time and varying ionospheric conditions.
In general, the NRTK technique proved to be reliable in simple measurement environments and under normal ionospheric conditions. However, the influence of the ionosphere should not be underestimated, as reliability decreases with rising ionospheric activity. The results also highlight the importance of monitoring the ionospheric system’s status, enabling fieldwork to be planned and adjusted according to current conditions. For example, by performing repeated measurements to enhance reliability.
To summarize, the study concludes that increased ionospheric activity has some impact on the positional accuracy of NRTK measurements. However, the correlation is not definitive, as other sources of error have been difficult to isolate and may have had a greater impact. Furthermore, the indicated measurement uncertainty of the instrument does not match the value of the real uncertainty. Finally, no clear correlation could be established that the time to reach a fixed solution was affected by increased ionospheric activity.
Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2025. , s. 66
Nyckelord [en]
GNSS, Network-RTK, Initialization, Ionosphere, SWEPOS, Measurement-uncertainty
Nyckelord [sv]
GNSS, Nätverks-RTK, Initialisering, Jonosfären, SWEPOS, Mätosäkerhet
Nationell ämneskategori
Samhällsbyggnadsteknik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kau:diva-105527OAI: oai:DiVA.org:kau-105527DiVA, id: diva2:1973776
Ämne / kurs
Examensarbete för kandidatexamen i mät- och kartteknik
Utbildningsprogram
Lantmätarprogrammet med inriktning mät- och kartteknik, 180 hp
Handledare
Examinatorer
2025-06-242025-06-192026-02-12Bibliografiskt granskad