Methods for the performance evaluation of GNSS receivers : a software development process

Abstract

Today's society relies heavily on the use of Global Navigation Satellite Systems (GNSS). As GNSS has developed, its use has been introduced into countless new sectors, many of these vital. As GNSS continues to become an integral part of society, overcoming its weaknesses becomes even more critical. This thesis focuses on a particular weakness, namely the performance of the GNSS receivers themselves.

Through this thesis, a computer software capable of evaluating the performance of GNSS receivers has been developed. Multiple metrics have been used in order to evaluate receiver performances. Among these are estimates of multipath, cycle slips and receiver clock jumps. As a means of illustrating the capabilities of this software, four data sets have been collected. These were collected using four significantly different receivers, but under comparable conditions. The receivers in question were Topcon Hiper VR, Trimble NETR5, Septentrio PolaRxS Pro and Emlid Reach RS2. The software analysis of these data sets are discussed and compared. Hence, a conclusion is made that the software succeeds in computing metrics capable of discerning receiver performances. Weaknesses and future development of the software are also discussed.

Dagens samfunn er svært avhengige av satellittbaserte navigasjonssystemer (GNSS). Etter hvert som GNSS har utviklet seg har bruksområdene økt, og GNSS er derfor introdusert i utallige nye sektorer. Ettersom GNSS fortsetter å bli en mer integrert del av samfunnet blir det desto viktigere å overkomme dens svakheter. Denne oppgaven vil fokusere på en spesifikk svakhet ved GNSS, nemlig ytelsen til GNSS-mottakerne. Gjennom arbeidet med denne oppgaven har det blitt utviklet en programvare i stand til å vurdere ytelsen til GNSS-mottakere. Forskjellige vurderingskriterier har blitt benyttet for å vurdere mottakernes ytelse. Blant disse er estimater for multipath, fasebrudd og mottakerens tidshopp. For å illustrere evnen til programvaren har fire datasett blitt innsamlet. Datasettene har blitt samlet inn ved hjelp av fire betydelig forskjellige mottakere, men under sammenlignbare forhold. Mottakerne som ble benyttet var Topcon Hiper VR, Trimble NETR5, Septentrio PolaRxS Pro og Emlid Reach RS2. Programvarens analyse av datasettene blir diskutert og sammenlignet. Derav dras konklusjonen at programvaren lykkes i å produsere verdier egnet til å vurdere mottakerytelse. Svakheter og fremtidig utvikling av programvaren blir også diskutert.