Linearity comparison of single and dual frequency GPS receivers under dynamic conditions

Year 2012, Volume: 25 Issue: 2, 85 - 92, 01.12.2012

İ. Ünal M. Topakcı M. Çanakcı D. Karayel M. Yiğit

Abstract

GPS (Global Positioning System) receivers are one of the main elements for Precision Agriculture applications. The level of desired accuracy in applications varies greatly from application to application. Commercially available GPS receivers provide accuracy anywhere from1 meter to 3 meters. This accuracy range can be up to a centimeter with corrective signals such as real time kinematic or CORS (Continuously Operating Reference Station) network. The objective of this study was to compare the linear accuracy of single (Garmin Etrex Legend) and dual – frequency (Magellan ProMark 500) GPS receivers. The receivers were placed about 0.2 m apart from each other on top of an agricultural tractor. The tractor was steered at different speeds as a straight line to collect coordinate data. To compare receivers, the collected data were separately mapped for each receiver using the ARCGIS 9.3 software. So, standard deviations, standard errors of cross track error (XTE) and horizontal accuracy (DRMS) values of straight lines for each receiver were analyzed. Also, we investigated the effects of different speeds to horizontal accuracy. In conclusion, the results indicated that the Magellan Promark 500 yields more horizontal accuracy than the Garmin Etrex Legand. Also, different speeds did not have significant influence on the horizontal accuracy.

Keywords

Precision agriculture, GPS, Accuracy

Dinamik şartlar altında tek ve çift frekanslı GPS alıcılarının doğrusallık karşılaştırması

Abstract

GPS alıcıları hassas tarım uygulamaları için kullanılan temel elemanlardan biridir.
Uygulamalarda istenen hassasiyet düzeyi, büyük ölçüde uygulamadan uygulamaya farklılık
göstermektedir. Ticari olarak kullanılmakta olan GPS alıcıları yaklaşık olarak 1 ile 3 m
arasında hassasiyet değerine sahiptirler. Bu hassasiyet sınırları, RTK (Real Time Kinematic) ve
CORS ağı gibi düzeltme sinyalleri yardımı ile santimetre altı seviyeye indirgenebilmektedir.
Bu bağlamda, çalışmanın amacı tek (Garmin Etrex Legand) ve çift frekanslı (Magellan
ProMark 500) GPS alıcılarının hassasiyet değerlerinin karşılaştırılmasıdır. İki alıcı 20 cm
aralıklara aynı hizada traktörün üzerine yerleştirilmiştir. Koordinat verilerinin toplanması için
traktör, farklı hızlarda, doğrusal hatlar oluşturulacak şekilde ilerletilmiştir. Karşılaştırma
işleminin yapılabilmesi için her bir alıcıya ait GPS verileri ARCGIS 9.3 yazılımı kullanılarak
haritalandırılmıştır. Doğrusal hatlar üzerindeki doğrultudan sapma hatalarının (XTE) standart
sapma ve standart hata değerleri ile yatay hassasiyet (DRMS) değerleri analiz edilmiştir.
Ayrıca, farklı ilerleme hızlarının yatay hassasiyet üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Sonuç
olarak, Magellan Promark 500 alıcısının Garmin Etrex Legand alıcısından daha hassas olduğu
belirlenmiştir. Ayrıca, farklı ilerleme hızlarının yatay hassasiyet üzerinde önemli bir etkisinin
olmadığı saptanmıştır.

Keywords

Hassas tarım, GPS, Hassasiyet

References

• Auemhammer H, Muhr T (1991) GPS in a basic rule for environment protection in agriculture. In: Symposium on Automated Agriculture in the 21st Century. MI, USA, pp 394–402.
• Blewitt G (1997) Basics of the GPS technique: Observation equations. In: Johnson B (Ed), Geodetic Applications of GPS. Sweden: Nordic Geodetic Commission, pp. 10–54.
• Borgelt SC, Harrison JD, Sudduth KA, Birrell SJ (1996) Evaluation of GPS for applications in precision agriculture. Applied Engineering in Agriculture 12: 633–638.
• Buick R (2002) GPS guidance - Making an informed decision. In: 6th International Conference on Precision Agriculture. Minneapolis, pp. 1979–2004.
• Grisso RB, Alley M, Groover G (2009) Precision Farming Tools: GPS Navigation. Accessed 10 February 2011.
• Han S, Zhang W, Noh H, Shin B (2004) A dynamic performance evaluation method for DGPS receivers under linear parallel- tracking applications. Transactions of the ASAE 47: 321–329.
• ION (1997) Recommended Test Procedures for GPS Receivers. ION STD 101 - Revision C. The Institute of Navigation, VA, USA.
• Keskin M, Say SM (2006) Feasibility of low-cost GPS receivers for ground speed measurement. Computers and Electronics in Agriculture 54: 36–43.
• Leick A (1990) GPS Satellite Surveying. John Wiley and Sons, New York.
• Perez JRR, Alvarez MF, Sanz E, Gavela A (2006) Comparison of GPS receiver accuracy and precision in forest environment. Practical recommendations regarding methods and receiver selection. In: Proceedings of XXIII FIG Congress. Munich, Germany, pp. 1–16.
• Stombaugh TS, Shearer SA, Fulton JP (2002) Standards for comparison of GPS receiver performance. In: Proceedings of 6th International Conference on Precision Agriculture. Minneapolis, USA, pp. 1049– 1059.
• Taylor RK, Schrock MD, Bloomfield J, Bora G, Brockmeier G, Burton W, Carlson B, Gattis J, Groening R, Kopriva J, Oleen N, Ney J, Simmelink C, Vondracek J (2004) Dynamic testing of GPS receivers. Transactions of the ASABE 47: 1017–1025.
• Tillett ND (1991) Automatic guidance sensors for agricultural field machines: A review. Journal of Agricultural Engineering Research 50: 167–188.
• Topakci M, Unal I, Canakci M, Celik HK, Karayel D (2010) Design of a horizontal penetrometer for measuring on-the-Go soil resistance. Sensors 10: 9337–9348.
• Tyler DA (1992) Positioning technology (GPS). In: Robert PC, Rust RH, Larson WE (Eds), Proceedings of First Workshop on Soil Specific Crop Management. Madison, USA, pp. 159-165.