Expected accuracy of tilt measurements on a novel hexapod-based Digital zenith camera system: A Monte-Carlo simulation study

Digital zenith camera systems (DZCS) are dedicated astronomical-geodetic measurement systems for the observation of the direction of the plumb line. A DZCS key component is a pair of tilt meters for the determination of the instrumental tilt with respect to the plumb line. Highest accuracy (i.e., 0.1 arc-seconds or better) is achieved in practice through observation with precision tilt meters in opposite faces (180° instrumental rotation), and application of rigorous tilt reduction models. A novel concept proposes the development of a hexapod (Stewart platform)-based DZCS. However, hexapod-based total rotations are limited to about 30°–60° in azimuth (equivalent to ±15° to ±30° yaw rotation), which raises the question of the impact of the rotation angle between the two faces on the accuracy of the tilt measurement. The goal of the present study is the investigation of the expected accuracy of tilt measurements to be carried out on future hexapod-based DZCS, with special focus placed on the role of the limited rotation angle. A Monte-Carlo simulation study is carried out in order to derive accuracy estimates for the tilt determination as a function of several input parameters, and the results are validated against analytical error propagation.As the main result of the study, limitation of the instrumental rotation to 60° (30°) deteriorates the tilt accuracy by a factor of about 2 (4) compared to a 180° rotation between the faces. Nonetheless, a tilt accuracy at the 0.1 arc-second level is expected when the rotation is at least 45°, and 0.05 arc-second (about 0.25 microradian) accurate tilt meters are deployed. As such, a hexapod-based DZCS can be expected to allow sufficiently accurate determination of the instrumental tilt. This provides supporting evidence for the feasibility of such a novel instrumentation. The outcomes of our study are not only relevant to the field of DZCS, but also to all other types of instruments where the instrumental tilt must be corrected. Examples include electronic theodolites or total stations, gravity meters, and other hexapod-based telescopes

Radio interference observed in GPS signal measurements

W pracy opisany jest przypadek zakłócania sygnału GPS przez pracującą w pobliżu odbiornika bezprzewodową kamerę telewizji przemysłowej. Na podstawie wykonanych obserwacji przeprowadza się analizę ich jakości z wykorzystaniem programu teqc, a także podejmuje się próbę rozwiązania wektora z wykorzystaniem zakłóconych obserwacji. Dla porównania przedstawione jest także rozwiązanie takiego samego wektora w przypadku nie występowania zakłóceń sygnału GPS.In the paper the GPS signal jamming inducted by remote TV camera is shown. Based on GPS observations, the signal analysis using teqc software, and baseline solution are conducted. Analysis are compared with observations made in case of no GPS signal jamming

PTK GPS corrections transmission using Ntrip protocol

W pracy przedstawia się wyniki testów z wykorzystaniem protokołu Ntrip do transmisji poprawek RTK GPS. Analizie poddano wyniki pomiarów przeprowadzonych na bazie o zerowej długości z wykorzystaniem transmisji poprawek za pośrednictwem kabla szeregowego oraz Ntrip Broadcastera AGH, pracującego na Wydziale Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH. Ponadto przeanalizowano wyniki z pomiarów na bazie o długości ok. 17 m, porównując rezultaty otrzymane przy wykorzystaniu Broadcastera AGH i Broadcastera BKG pracującego we Frankfurcie nad Menem.In the paper the results of RTK GPS measurements utilizing Ntrip protocol are shown. Zero baseline measurements with serial cable communication between base and rover receiver and made with AGH's Ntrip Broadcaster are analyzed. Moreover, the measurements made on 17 m baseline with AGH's Ntrip Broadcaster and BKG's Ntrip Broadcaster are compared

The comparison of results of surveys conducted by means of inclinometer sensors and GNSS in permanent monitoring of objects translocation

W artykule omówiono wyniki pomiarów dwoma systemami. Jednym z nich pochyłomierz elektroniczny, a drugim zestaw odbiorników GNSS. Urządzenia zamontowane są na jednym budynku. Opracowanie wyników polegało na obliczeniu zmian pochyleń obiektu rejestrowanych przez inklinometr i porównanie ich ze zmianami współrzędnych punktów wyznaczonych na podstawie pomiarów satelitarnych wykonanych techniką PPP. Analizy miały na celu wykazanie podobieństwa w rejestrowanych przez urządzenia deformacjach budynku.: In the paper the results of surveys conducted by means of two surveying systems are presented. One of the systems is a precise electronic inclinometer (Fig. 2), while the other is a set of two GNSS receivers. The devices are installed on one building. The study of the results consisted in calculating changes in the object’s inclinations recorded locally by the inclinometer and comparing them with the changes of coordinates of points marked on the basis of satellite surveys conducted by means of the PPP technique. The analyses were aimed at revealing the similarities in the building deformations recorded by the devices. The surveys were performed on the building which belongs to the AGH University of Science and Technology in Krakow. In Fig. 1A the localisation of the building on the area of the university is presented, whereas Fig. 1B shows the approximate position of the surveying devices on the object. The study presents the results of observations related to the changes in the object’s inclination which were recorded from 22nd March 2013 to 31st March 2013. The unprocessed observation data from the NIVEL device was processed by the comparison of changes in the object’s inclinations in daily intervals. The coordinates of the KRAW and KRA1 points were marked by means of the PPP technique, also in a daily interval. The results of the comparison for the whole analysed period of time- after the subtrac-tion of the average value- are presented in Fig. 4

Analiza szeregów czasowych współrzędnych uzyskanych z wykorzystaniem serwisu NAWGEO systemu ASG-EUPOS

The NAWGEO service of the ASG-EUPOS system is practically the most often used by geodesists. The accuracies of determining coordinates using the NAWGEO service as declared on ASG-EUPOS internet pages are 3 cm horizontally and 5 cm vertically. In this work, on the basis of conducted measuring tests executed in optimal conditions, the authors verify the capabilities for determining point coordinates with a given accuracy depending on the method of measurement and the type of corrections used. The presented results confirm the capability for obtaining high accuracies of determined coordinates in case of optimal measuring conditions. In the case of unfavorable measuring conditions, the achieved accuracy (repeatability) of determining coordinates is significantly worse.Serwis NAWGEO jest w praktyce najczęściej wykorzystywanym przez geodetów serwisem systemu ASG-EUPOS. Deklarowane na stronach internetowych ASG-EUPOS dokładności wyznaczenia współrzędnych za pomocą serwisu NAWGEO wynoszą 3 cm w poziomie i 5 cm w pionie. W pracy, na podstawie przeprowadzonych testów pomiarowych wykonanych w warunkach optymalnych, autorzy weryfikują możliwości wyznaczenia współrzędnych punktów z podaną dokładnością w zależności od sposobu wykonania pomiaru oraz rodzaju wykorzystywanych poprawek. Przedstawione wyniki potwierdzają możliwość uzyskania wysokich dokładności wyznaczanych współrzędnych przy zachowaniu optymalnych warunków pomiaru. W przypadku niekorzystnych warunków pomiarowych osiągana dokładność (powtarzalność) wyznaczenia współrzędnych jest znacznie gorsza

Computation of the antenna phase center offsets corrections in GPS phase measurements

W praktyce wykorzystania pomiarów GPS w precyzyjnych pracach geodezyjnych istotnym źródłem błędów okazuje się charakterystyka środka fazowego anteny odbiornika sygnałów GPS. Problem ten pojawia się w wyraźnej postaci, gdy w trakcie jednej sesji pomiarowej korzystamy z obserwacji sygnałów GPS pozyskanych z różnych zestawów odbiornik - antena, w tym ze stacji pemanentnych. W celu poprawienia dokładności i niezawodności wyników na podstawie opracowania sygnałów GPS należy uwzględnić parametry charakterystyk anten odbiorczych. W artykule zilustrowano wpływ uwzględnienia charakterystyk anten w funkcji odległości zenitalnej sygnału na wyniki wyznaczania wysokości punktu na dwóch przykładach liczbowych.The phase variations of GPS receiving antennas are a significant error component in precise GPS applications, especially with introduction of permanent reference station and the use at the same time of different antenna types. Than in order to further improvements in accuracy and reliability of GPS solutions in geodetic applications the introduction of corrections for offsets and phase center variations (PCVs) to GPS receiving antennas are needed. In this paper results obtained with using relative GPS antenna calibrations, only elevation-dependent variations, are presented. Two numerical examples where L1 and L2 phase measurements were processed are given

The verification of result calculation for transformation from Kraków Local Network Coordinate System (ULK) into the "2000" System with application permanent station GPS "KRAW"

W pracy przedstawiono wyniki opracowania pomiarów sygnałów GPS na wybranych punktach poziomej osnowy geodezyjnej III klasy na obszarze Krakowa. Pomiar ten miał charakter kontrolny w stosunku do wcześniej wykonanego przeliczenia osnowy z układu lokalnego Krakowa do układu "2000". Do pomiarów wybrano kilkadziesiąt punktów, na których wystąpiły największe odchyłki wyżej wymienionych transformacji współrzędnych. Pomiary sygnałów GPS zrealizowano metodą szybką statyczną, w nawiązaniu do stacji permanentnej KRAW znajdującej się na budynku Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH w Krakowie. Dzięki temu uzyskane z pomiaru współrzędne nie były obarczone błędami osnowy klasy I i II. Wykonano szereg analiz umożliwiających porównanie współrzędnych z transformacji i z bezpośredniego pomiaru.The results of GPS signal observations in the points of III order geodetic horizontal network on the area of Kraków are discussed. The survey has a control meaning in reference to previous transformations from Kraków Local Network into the "2000" System. For surveys a few dozen points with maximal deviations were selected for mentioned coordinate transformation. The observations of GPS signals were carried by fast static method with reference to permanent station KRAW. Thank to that obtained results were free of errors resulting from I and II order network point coordinates. There were carried some analysis useful comparison co-ordinates resulted from transformation and field survey

The example of GPS technique application for height measurements on mining areas

Popularyzacja technik GPS i globalnych układów odniesienia, spowodowała wzrost praktycznego znaczenia łączenia pomiarów satelitarnych z klasycznymi. Dzięki odpowiednio dokładnemu modelowi geoidy, wykorzystanie technik satelitarnych daje możliwość realizacji pomiarów wysokościowych o dokładnościach porównywalnych z niwelacją geometryczną. Niewiele publikacji poświęconych praktycznym aspektom wdrożenia techniki GPS nie sprzyja jej upowszechnieniu w praktyce inżynierskiej. Przedstawione wyniki nawiązań wysokościowych osnów kopalnianych w rejonie Inowrocławia są przykładem potwierdzenia celowości wykorzystania techniki GPS w tego typu pracach, również w aspekcie ekonomicznym.The popularization of GPS technique and global positioning system has led to increase practical importance of satellite and classic survey combination. Thanks to adequately accurate geoid model advantages of satellite techniques proves execution of height measurements with accuracy that equals classic spirit levelling. The most discussions about GPS techniques concern reference system or geoid models. The small number of papers dealing with the problem of practical uses resulting from application of GPS technique to engineering practice (in the range of height measurements) does not allow to their dissemination (what implies economical effect as well). Presented paper discusses results of height measurements on Inowrocław region (reference measurements for mines' networks) and it is an example proving utility of GPS measurements in such works

Analiza dokładności punktów w transformacji współrzędnych z układu lokalnego HiL (Nowa Huta) do układu PL-2000

Wprowadzenie państwowego systemu odniesień przestrzennych spowodowało konieczność zastąpienia układów lokalnych przez obowiązujący państwowy układ współrzędnych. Dotyczy to zarówno układów miejskich, jak i układów funkcjonujących w dużych zakładach przemysłowych. W artykule omówiono metodykę wyznaczania parametrów transformacji z układu lokalnego HiL (na obszarze dawnej Huty im. Lenina) do układu państwowego PL-2000. Na podstawie materiałów archiwalnych przedstawiono charakterystykę tego układu i sposób jego utworzenia. Podano algorytm transformacji z układu HiL do układu PL-2000 oraz sposób i wyniki weryfikacji modelu transformacji. Przedstawione w niniejszej pracy rezultaty opracowania umożliwiły włączenie osnowy geodezyjnej z obszaru HiL do osnowy szczegółowej miasta Krakowa.The initiation of the National Spatial Reference System caused the necessity of replacing local coordinate systems by the compulsory national coordinate system. This applies to both municipal coordinate systems and coordinate systems valid within large industrial plants. This paper discusses the methodology for determining the transformation parameters from the local HiL system to the national coordinate system. The characteristic of the HiL coordinate system and the manner of its creation are presented on the basis of archival materials. The transformation algorithm from the HiL system to the PL-2000 system as well as the way and results of transformation model verification are given. The results of studies presented in this paper enabled the inclusion of the local control network from the HiL area to the detailed control network of the city of Krakow