Hoppa till sidans innehåll
Other languagesLanguages Lättläst Teckenspråk Min sida

Avståndsmätning med bärvåg

Bärvågsmätning är mer komplicerad än kodmätning. Det beror på att signalens bärvåg saknar tidsmarkörer.

Principen för bärvågsmätning

Att lösa periodobekanta, det vill säga ta reda på hur många hela våglängder som avståndet mellan satellit och mottagare består av, är kritiskt.

Bärvågen på L1 har en mycket högre frekvens än C/A-koden, 1575 MHz, vilket motsvarar en våglängd på 19 centimeter. Utifrån tumregeln att signalupplösningen är cirka en procent av våglängden så kan en enskild bärvågsmätning i princip göras med en noggrannhet på ungefär två millimeter!

Varför sker då inte all mätning med bärvåg om den är så mycket noggrannare än kodmätning? Det enkla svaret är att bärvågsmätning är mer komplicerad, både med avseende på utrustning och på mätmetod.

Illustration av principen för bärvågsmätning. Satellitsignalens bärvåg och GNSS-mottagarens kopia av signalen kan inte enkelt matchas eftersom bärvågen inte är tidsmärkt.

Den kodade signalen, till exempel C/A-kod för GPS, är avsiktligt konstruerad för att underlätta signalmatchning och tidsbestämning. Bärvågen saknar däremot helt tidsmarkörer, eftersom varje hel våglängd eller period i bärvågen är den andra lik (se bild ovan; i verkligheten är dock satellitsignalen dopplerförskjuten).

Bestämning av periodobekanta

Avståndet mellan satellit och mottagare vid bärvågsmätning kan i princip uttryckas som ett antal hela perioder plus del av period (se bild nedan). Del av period bestämmer man noggrant genom fasmätning, men antalet hela perioder kommer inledningsvis att vara okänt. Detta tal kallas därför periodobekant eller integer phase ambiguity på engelska. Bestämningen av periodobekanta är därför mycket kritisk för noggrann positionering. Om periodobekanta till exempel bestäms fel till angränsande heltal, medför detta att den sökta sträckan mellan satellit och mottagare blir 19 centimeter för lång eller kort!

Illustration av begreppet periodobekanta, som är antalet hela våglängder av bärvågen mellan satellit och GNSS-mottagare, när mätningen inleds.

Bestämningen av periodobekanta underlättas genom

  • relativ positionering, som reducerar felkällorna
  • mätning på flera frekvenser
  • goda matematiska modeller
  • kombination med kodmätning, som ger möjlighet att begränsa eller ”ringa in” antalet möjliga periodobekanta.

I samband med realtidsmätning vill man på olika sätt kombinera dessa faktorer för att minimera tiden från påbörjad mätning till så kallad fixlösning, då heltalet obekanta har bestämt (”fixerats”). Processen kallas initialisering och kräver att GNSS-mottagaren behåller låsning på signalen från det att fasmätningen inleds. Tillfälliga avbrott medför att okänt antal perioder förloras i mätningen, så kallade periodbortfall. Om man inte lyckas korrigera periodbortfallen med lämplig metod så måste fasmätningen inledas på nytt.