Strategien zur Selektion von Satelliten in kinematischen GNSS-Anwendungen auf Basis von 3D-Umgebungsmodellen

Ansgar Dreier, Florian Zimmermann, Lasse Klingbeil, Christoph Holst, Heiner Kuhlmann

Im Bereich der GNSS-Positionierung zählen stationsspezifische Abweichungen, welche aufgrund der Antennenumgebung entstehen, zu den genauigkeitsbegrenzenden Faktoren. In diesem Beitrag wird eine Strategie zur Satellitenselektion vorgestellt, die stationsabhängige Einflüsse, wie die Signalbeugung, den Empfang von Signalen nicht direkt sichtbarer Satelliten (non-line-of-sight, NLOS-Empfang) und die Fernfeld-Mehr­weg­e­effekte, berücksichtigt. Die geometriebasierte Bestimmung und der darauf folgende Ausschluss von beeinflussten Signalen erfolgt mithilfe von georeferenzierten 3D-Punktwolken und LoD2-Stadtmodellen. Dabei zeigt zunächst die Anwendung auf eine statische GNSS-Messung das grundsätzliche Potenzial der Positionierung mit Satellitenselektion, welche sich insbesondere durch eine Steigerung der fixierten Phasen­mehrdeutigkeiten widerspiegelte. Daraufhin folgt die kinematische GNSS-Anwendung mit einem zusätzlichen Vergleich zwischen den Umgebungsmodellen aus einer TLS-Aufnahme und einem LoD2-Stadtmodell. Im direkten Vergleich der Auswirkung auf die GNSS-Positionierung erreichen beide Ansätze das nahezu identische Ergebnis, wodurch keines der Verfahren als wesentlich besser eingeschätzt werden kann. Der essenzielle Unterschied ist daher in der Datenerfassung zu sehen, welche für georeferenzierte Punktwolken größerer Messgebiete mit einem vergleichsweise hohen Aufwand einhergeht. Die Anwendung beider Ansätze auf die GNSS-Positionierung bietet eine signifikante Verbesserung der Trajektorienschätzung, welche sich mit einem RMS von unter 5 cm im Vergleich zur Referenztrajektorie quantifizieren lässt. Zuletzt wurde eine zusätzliche Selektion der von Mehrwegeeffekten beeinflussten Signale mithilfe der Fresnel-Zonen durchgeführt, wodurch eine weitere Verbesserung der geschätzten Trajektorie ermöglicht wird.
Schlüsselwörter: GNSS, Mehrwegeeffekte, Signalbeugung, NLOS-Empfang, LoD-Modell, Mehrdeutigkeitsfixierung

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