This thesis deals with the verification of global transformation key on densification points around Olomouc by selected GNSS methods. The work will be described in GNSS technology, its distribution, measurement methods and services. As part of this work is a description of networks of permanent reference stations. Next, become familiar with the creation of local transformation key to what is used and what is its significance. The measurement was carried out at points densification, described in a separate section. In this thesis is describes surveying methods and principles, the methods of measurement GNSS, equipment, as well as any specific regarding this issue. The result is a clear set of tables with measured values of GNSS equipment and coordinates ZhB, accuracy of the method used (standard deviations), graphical reporting, and comparing the results of the global and local transformation key.

Tato diplomová práce si klade za cíl návrh hybridního lokalizačního zařízení, které je schopno lokalizace uvnitř i vně budov. Lokalizace uvnitř budov je dosažena pomocí technologie Ultra Wideband a venkovní lokalizace je provedena pomocí kombinace technologie RTK GNSS a PPP pomocí open - source softwaru zvaného RTKLIB. První část textu se zaměřuje na vysvětlení používaných technologií a výběr nejpřesnější technologie pro venkovní lokalizaci. Druhá část se zaměřuje ma vývoj potřebného hardware a software finálního zařízení a na integraci systému pro venkovní lokalizaci do systému pro lokalizaci vnitřní. Výstupem práce je plně funkční zařízení, které je schopné plynulé lokalizace uvnitř i vně budov. Funčnost celého zařízení je dokázána na finálních testech uskutečněných ve vnitřních i venkovních prostorách. Na závěr také práce zmiňuje možná vylepšení celého zařízení, která mohou být v budoucnu provedena.

Unmanned autonomous vehicles, airborne or terrestrial, can be used to solve many varying tasks in vastly different environments. This thesis describes a proposed collaboration between two types of such vehicles, namely unmanned aerial vehicles (UAVs) and unmanned ground vehicles (UGVs). The vehicles' objective is to traverse unknown terrain in order to access a target area. The exploration of the unknown terrain is in this thesis divided into three parts. These parts are terrain mapping, informative path planning (IPP) for the UAVs and path planning for the UGV. A Gaussian Process (GP) is used to model the terrain. The use of a GP map makes it possible to model spatial dependence and to interpolate data between measurements. Furthermore, sequential update of the map is achieved with a Kalman filter when new measurements are collected. In the second part, IPP is used to decide the best locations for the terrain height measurements. The IPP algorithm will prioritize measurements in locations with uncertain terrain height estimates in order to lower the overall map uncertainty. Finally, when the map is complete, the UGV plans an optimal path through the mapped terrain using A* graph search, while minimizing the total altitude difference for the path and respecting the map uncertainty. Collaborative behavior of autonomous vehicles requires highly accurate position estimates. In this thesis RTK is investigated and its accuracy and precision evaluated for the positioning of autonomous UAVs and UGVs through a series of experiments. The experiments range from stationary and dynamic accuracy to investigation of the consistency of the positioning estimates. The results are promising, RTK outperforms standard GNSS and can be used for centimeter-level accuracy when positioning a UAV in-flight. The proposed exploration algorithms are evaluated in simulations. The results show that the algorithms successfully solves the task of mapping and traversing unknown terrain. IPP makes the mapping of the unknown terrain efficient, which enables the possibility to use the resulting map to plan safe paths for the UGV. Traversing unknown terrain is hard for a single UGV but with the help from one or more UAVs the process is much more efficient. The use of multiple cooperating autonomous vehicles makes it possible to solve tasks complicated for the individual vehicle in an efficient manner.

Traditionellt är avvägning den metod som används vid höjdsättning av nyetablerade stompunkter. Men det är en teknik som kan vara både kostsam och tidskrävande, i synnerhet då avståndet till närmsta anslutningsnät är ansenligt. Den här studien undersöker en alternativ metod till avvägning, RUFRIS-metoden. RUFRIS (RealtidsUppdaterad FRI Station) bygger på att totalstationen erhåller sin position genom avstånds- och vinkelmätning kombinerat med GNSS-teknik i realtid. Det är möjligt då mätstången är försedd med både prisma och GNSS-rover, vilket gör att totalstationen beräknar sina positionskoordinater direkt i fält. Mätosäkerheten i plan är låg och metoden används regelbundet, men vid höjdmätning används fortfarande avvägningsteknik. Syftet med uppsatsen är att undersöka RUFRIS-metodens mätosäkerhet i höjd, samt dess pålitlighet som alternativt tillvägagångsätt vid höjdbestämning av nyetablerade stompunkter.  I studien samlades data in från mätningar på tre olika områden i Karlstads kommun med nära anslutning till en känd stompunkt med koordinater i korrekt referenssystem, SWEREF 99 13 30 samt RH2000. Totalt genomfördes 60 totalstationsetableringar med RUFRIS-metoden, 20 på respektive studieområde. 10 med 6 bakåtobjekt och 10 med 15 bakåtobjekt med efterföljande inmätning av respektive stompunktshöjd som jämförelsereferens. Utifrån insamlade mätdata sammanställdes och beräknades medelhöjd, mätosäkerhet och spridning inom mätserierna för varje studieområde.  Studien visar att höjdbestämning med RUFRIS-metoden kan uppnå standard-osäkerhet på 2,5 mm vid enskild mätning då 15 bakåtobjekt nyttjas. Som högst blev standardosäkerheten för enskild mätning 5,4 mm, utfört med etablering med 6 bakåtobjekt. Vid jämförelsen med Karlstads kommuns stompunkter blev samtliga höjder lägre än motsvarande avvägd referenshöjd. Resultatet tyder på ett systematiskt fel där GNSS/RTK-mätta höjder redovisade lägre nivå än de avvägda stom-punkternas höjdkoordinater. Att detta tolkas som systematiskt fel baseras på den samlade spridningen inom varje mätserie. Som mest blev den 16,2 mm, vid etablering med 6 bakåtobjekt, vilket tyder på stabila etableringar med goda mätresultat. Minst spridning inom en mätserie blev 7,1 mm då 15 bakåtobjekt användes för etablering.  Utifrån resultatet kan slutsats dras att höjdbestämning med RUFRIS-metoden kan vara ett alternativ till traditionell avvägning då krav på mätosäkerhet ställs till 10 mm. Vid goda förhållanden för GNSS/RTK-mätning och med 15 inmätta bakåtobjekt kan mätosäkerhet på 5 mm i höjd anses rimligt att uppnå med RUFRIS-metoden. Då krav på lägre mätosäkerhet ställs bedöms avvägning som mer tillförlitligt, men då bör avståndet till närmaste höjdfix vara en faktor att ta med i beaktning. / The traditional method of determining vertical coordinates in surveying is by levelling. The height from a definite coordinate point gets transferred to a new point. But what if there is no point nearby? Levelling over long distances is costly and time consuming. This study is investigating another way of setting new height points, the RUFRIS-method. The RUFRIS-method is a Swedish innovation and stands for “Realtime Updated Free Station” (RealtidsUppdaterad FRI Station in Swedish language). Establishments of the total station with the RUFRIS-method is done in real time and the total station gets its coordinates by a combination of traditional measurements by distance and angle combined with GNSS-technique. This is possible due to a multiple pole with both a reflector and a GNSS-rover set on top. The purpose of this study is to investigate the precision of height levelling with the RUFRIS-method and if the method could be used as a substitute to traditional levelling.  In this study three separate areas in Karlstad were selected and set up for RUFRIS-establishments. On each area there was a point with known coordinates in the correct reference system, SWEREF 99 13 30 and RH2000. A total of 60 RUFRIS-establishments were set up, 20 on each area. 10 with 6 backsight points and 10 with 15 backsight points, including subsequent measurement of the control points as a comparison reference. Based on the collected measurement data mean height, uncertainty and spread within the measurement series were analysed and calculated.  The result in this study shows that the lowest uncertainty achieved during single measurements was 2.5 mm in one of the RUFRIS-establishment series with 15 backsight points. Highest uncertainty was 5.4 mm during RUFRIS-establishment with 6 backsight points. Comparing with the known vertical coordinates the result indicated a systematic error due to the fact that every measured height ended up lower than the references height. The conclusion that a systematic error occurred were made on the basis of the narrow spread within all the measured series, 7.1-16.2 mm. The result indicates that all the establishments with the RUFRIS-method were solid and trustfully made.  The conclusion of this study is that the RUFRIS-method is a useful and solid way to determine new height points in cases were the uncertainty-limit is set to 10 mm. Under good GNSS/RTK conditions and establishment made with 15 backsight points its likely to expect uncertainty of 5 mm in height level with the RUFRIS-method. When requirement for lower uncertainty is demand levelling is considered as more reliable, but the distance to the closest known coordinate-point should be a factor to be considered.

The use of GNSS has made huge progress over the last few decades and in many cases replaced the use of total stations. A current problem for the GNSS-technique is dense vegetation, which prevents the receivers from making reliable calculations for the satellite signals. In this study a new receiver from Trimble that is said to be able to measure in these particular environments is compared to its predecessor. By assignment from ÅF Karlstad we have therefore conducted a comparison of the new receiver (R12) and its predecessor (R10), to see if R12 to a greater extent than R10 can replace the use of a total station.   The comparison was carried out by repeatedly measuring six different points, totally or partly obstructed by vegetation. To achieve uniform points these where measured with a Realtime Updated Free Station (RUFRIS) and the altitude was balanced from nearby fixed points.   The results where then analyzed by calculating average distance from the known points as well as the maximum dispersion within each respective moment of measurement. The results show that Trimble R12 can conduct reliable measurements in environments where the R10 is not useable. At one of the points the R12 achieved fixed solution where the R10 failed to do so, which is clearly reflected in the results. The results further show a more even and gathered result compared to the R10.   The conclusion of the project is that the R12 constantly performs a better result than the R10 and also enables measurements in environments previously not measurable with GNSS.

Geodetiska mätinstrument utvecklas konstant. Denna utveckling möjliggör attmätning med Global Navigation Satellite System (GNSS)-instrument nu kangenomföras utan att behöva horisontera stången som instrumentet ärmonterad på, detta eftersom själva mottagaren har en inbyggdlutningskompensator som konstant beräknar positionen för stångspetsen. Enav mottagarna som har en sådan inbyggd lutningskompensator är TrimbleR12i som lanserades 2020. Förutom att instrumentet kan mäta utan att varahorisonterat har mottagaren också andra funktioner som bidrar till förbättradpositionsbestämning, som en ny signalbearbetningsfunktion som gör att denpresterar bättre i svåra mätmiljöer, till exempel vid höga byggnader, underträd och så vidare. I den här undersökningen ligger fokus på hurlägesosäkerheten varierar mellan lutningsgraderna 0º, 10º, 20º, 30º, 40º och50º samt på hur tekniken presterar i svårare mätmiljöer med begränsad sikt.För att testa om tekniken klarar inmätning av dolda punkter i en svår miljö,genomfördes inmätning av fyra hushörn för en ca 17 m hög byggnad, somsenare jämfördes med inmätning av två hushörn för en lägre byggnad, cirka 10m hög. Något som också undersöktes var hur lägesosäkerheten påverkas avolika observationstider. De erhållna GNSS-resultaten jämfördes senare medreferenskoordinater. Dessa mättes in med totalstation från en station sometablerats med en GNSS-baserad stationsetablerings metod, nämligenrealtidsuppdaterad fri stationsetablering (RUFRIS) med 15 bakåtobjekt.Resultatet av mätningarna i olika lutningsgrad bekräftar det som var förväntat,nämligen att standardosäkerheten i både plan och höjd ökar i samband medökad lutningsgrad. De högsta standardosäkerheterna erhålls vid 40º och 50ºlutning. Resultatet bekräftar också att instrumentet klarar att prestera braäven i svår mätmiljö. Standardosäkerheten i plan på punkt C som ligger i ensvår mätmiljö hamnade mellan 1,8 cm till 7,6 cm vid 0º till 30º lutning och5 till 10 cm vid lutningarna 40º och 50º. De vertikala standardosäkerheterna ärmycket låga. I punkt A som befinner sig i en vanlig mätmiljö liggerstandardosäkerheten i höjd mellan 4 till 9 mm vid 0º till 30º lutning och 0,7cm till 1,7 cm vid lutningarna 40º och 50º. I den svåra mätmiljön ligger devertikala standardosäkerheterna mellan 2,1 cm till 6,9 cm vid 0º till 30ºlutning och 3,6 till 8,9 cm vid 40º och 50º lutning. De vertikala osäkerheternaökar också i samband med ökad lutningsgrad även om ökningen inte är likastor som för de horisontella osäkerheterna. Slutsatsen av undersökningen äratt instrumenten fungerar bra i svår mätmiljö med begränsad sikt medstandardosäkerhet på 1,8 till 7,6 cm i plan vid 0º till 30º lutning och 5,1 till 10cm vid 40º och 50º lutning. Det går också att genomföra mätningen med upptill 50º lutning, åtminstone i vanlig mätmiljö med standardosäkerhet mellan1,7 cm och 5,6 cm. I svår mätmiljö hamnar osäkerheterna på dm-nivå vidlutning ≥40º. / Geodetic measuring instruments are constantly developing. This developmenthas now made it possible to measure with Global Navigation Satellite System(GNSS) instruments without leveling the survey rod the instrument ismounted on. This is because the receiver itself has a built-in tilt compensatorthat constantly calculates the tip position of the survey rod. One of thereceivers with such a built-in tilt compensator is Trimble R12i, which waslaunched in 2020. In addition to the instrument being able to measure withoutbeing leveled, the receiver also has other functions that contribute toimproved position determination, such as a new signal processing functionthat performs better in challenging measurement environments, for exampleclose to tall buildings, under trees and so on. This study focuses on how theposition uncertainty varies between the tilt angles 0º, 10º, 20º, 30º, 40º and50º and how the receiver performs in challenging environments with limitedvisibility of the satellites due to different objects such as tall buildings andtrees. To test whether the technology can measure hidden points in achallenging environment, four house corners were measured for a tallerbuilding. This was later compared with two house corners measured beside alower building. It was also investigated how the position uncertainty isaffected by different observation times. The result obtained with the GNSSreceiver was later compared with reference coordinates that were measuredwith a total station that was established with real-time updated free stationestablishment (RUFRIS) relative to 15 network-RTK positions.The result of the measurements in different tilt angles confirms what wasexpected, namely that the standard uncertainty in both horizontal and verticalincreases with the tilt angle. The highest standard uncertainty was obtainedwith 40º and 50º tilt angles. The result also confirms that the instrumentperforms well even in a challenging measuring environment. The horizontalstandard uncertainty at point C (challenging measuring environment) isbetween 1.8 to 7.6 cm for 0º to 30º tilt angles and 5 to 10 cm at tilt angles 40ºand 50º. The vertical standard uncertainty for point A (normal measuringenvironment) is between 4 to 9 mm at tilt angles of 0º to 30º and 0.7 to 1.7cm at tilt angles of 40º and 50º. In difficult measurement environments, thevertical standard uncertainties are between 2.1 to 6.9 cm at 0º to 30º tilt and3.6 to 8.9 cm at 40º and 50º tilt angle. The conclusion of the study is that theinstrument works well in challenging measurement environments withstandard uncertainties between 1.8 to 7.6 cm in the horizontal at 0º to 30º tiltangles and 5.1 to 10 cm at 40º and 50º tilt angles. It is also possible to carryout measurements with a tilt angle up to 50º, at least in a normal environmentwith standard uncertainties between 1.7 cm and 5.6 cm. In challengingmeasurement environments, the uncertainties can be at dm-level at tilt angles≥ 40º.

This thesis presents methods for robust precision landing of unmanned air vehicles (UAVs) on platforms at sea. Localization methods are proposed for UAV-to-boat state estimation for systems that employ real- time kinematic (RTK) global navigation satellite system (GNSS) and vision sensors. Solutions for GNSS-only are first presented, followed by the fusion of GNSS and vision. The important problem of sensor intrinsic calibration is solved with a novel offline batch estimation approach. Hardware results are presented for all methods. Our calibration of GNSS-to-camera is shown to estimate sensor offsets with millimeter level accuracy. Localization systems are combined with custom state machines that manage the landing attempt via a novel descent cone. This conical threshold enforces a safe and accurate landing. Our landing methods are demonstrated in real-world experiments and achieve consistent accurate landings with error below 10 cm. The fusion of camera and RTK is shown to produce a robust landing system with redundant localization sources.

I dagsläget finns det flera metoder som kan användas vid höjdbestämning. Vilkenmetod som är lämplig beror på vilket resultat som söks. Två vanliga metoder ärtrigonometrisk höjdmätning och avvägning. Avvägning kan ge resultat med mycketlåg mätosäkerhet, men är en omständlig process med en arbetsam metod. En annanmetod är nätverks-RTK (NRTK), som inte har lika låg osäkerhet men i vissaförhållanden kan ses som ett fördelaktigt alternativ eftersom den är enkel ochpraktisk. I detta examensarbete har höjder bestämts med nätutjämning av höjdskillnadermätta med samtidig Nätverks-RTK (SNRTK) relativt kända höjder över geoiden iRH 2000. Två nät skapades i olika storlekar, ett litet höjdnät skapades utifrån dethöjdnät som skapades av Ali och Wennberg (2021) runt Högskolan i Gävle, medpunktavstånd på mindre än 500m och ett större nät utifrån Gävle kommuns höjdnät,med punktavstånd på ca 1000 m, båda med finavvägda höjder i RH 2000. Nätenmättes in med samtidig relativ nätverks-RTK mätning av baslinjer i två faser medolika observationstider, först 1 minuts mätning och därefter 5 minuters mätning.Först användes dubbel finavvägning för att förflytta höjdfixar till lämplig plats för attöka antalet tillgängliga satelliter och minimera inverkan av flervägsfel. De samtidiganätverks-RTK-mätningarna utfördes med en Trimble R12i GNSS-mottagare somanvändes för att mäta in först baslinjens startpunkt och direkt därefter slutpunkten,vilket upprepades för alla baslinjer i båda näten. Databearbetningen utfördes först i Excel för att sammanställa och beräkna all data.SBG Geo användes sedan för att utjämna näten och skatta viktenhetensstandardosäkerhet och för att bestämma nypunkternas höjder. En aprioristandardosäkerhet på 10 mm användes för att viktsätta näten. Nätutjämningendelades upp i två steg, fri och fast utjämning. Höjderna från vanlig NRTK och de nyahöjderna från SNRTK jämfördes slutligen med finavvägda höjdfixar i RH 2000. Resultatet av arbetet visar att standardosäkerheten för både SNRTK och NTRKligger på centimeternivå, dock visade jämförelsen att NTRK får något bättrestandardosäkerhet på strax under centimeter för båda näten och tidsintervallerna.Standardosäkerheten som uppnåddes med NRTK blev dock bättre än den förväntadestandardosäkerheten som anges i HMK, som ligger runt 15-20 mm. Utifrån dettaexamensarbete kan slutsatsen dras att SNRTK kan användas för att bestämma höjderi RH 2000 med en standardosäkerhet runt 1 cm i förhållande till näraliggandehöjdfixar.

Det finns i nuläget många olika fabrikat av utrustning för mätning med GNSS på den svenska marknaden och dessa instrument har olika egenskaper. För att kunna göra en positionsbestämning i höjd med GNSS och få låg mätosäkerhet används SWEPOS, Lantmäteriets stödsystem för satellitpositionering, och deras nätverks-RTK-tjänst. Syftet med detta examensarbete var att undersöka om SWEPOS nätverks-RTK-tjänst ger likvärdiga höjdvärden vid mätning med olika GNSS-mottagare och olika avstånd till närmaste fysiska referensstation, såväl som mätosäkerheten i mätningarna. Undersökningen har gjorts hos Lantmäteriet som arbetar kontinuerligt med att minska mätosäkerheten i höjd genom pågående förtätningar av det befintliga SWEPOS-nätet. Det är viktigt att kontrollera att roverutrustningarna på användarsidan arbetar på ett korrekt sätt så att en så låg mätosäkerhet som möjligt kan uppnås i det slutliga mätresultatet.   Fältarbetet med nätverks-RTK pågick under tre veckor i Gävle på Lantmäteriets antennkalibreringsfält. Fyra olika roverutrustningar användes för att utföra jämförelsen. Varje mätserie pågick i två timmar där en epok var en sekund. Närmaste fysiska referensstation varierades mellan två stationer på olika avstånd, 40 m respektive 30 km, för att kunna se hur mätosäkerheten påverkades. De data som erhölls sammanställdes och analyserades i Microsoft Excel.   Studien visar att en av GNSS-utrustningarna kontinuerligt gav sämre mät-osäkerhet än de övriga som höll en jämn nivå. Den visar även en markant skillnad i mätosäkerhet om baslinjen till den närmaste fysiska referensstationen ökar. För två–tre av utrustningarna sjunker höjdvärdet med cirka ett par centimeter, samtidigt som avvikelsen från känd höjd blir större, då den närmaste fysiska referensstationen byts från den närmast belägna till den som ligger belägen längre bort. Dessa utrustningar gav dock individuellt ett likvärdigt resultat så länge samma referensstation var den närmaste. / There are currently many different brands of equipment for measurements with GNSS on the Swedish market and these instruments have different properties. To be able to obtain a position in height with low measurement uncertainty Lantmäteriet’s, the Swedish mapping, cadastral and land registration authority, support system for satellite positioning called SWEPOS and their network RTK service is used. The aim of this thesis was to investigate whether SWEPOS network RTK service provides similarly height values when measuring with various GNSS receivers and different distances to the nearest physical reference station, as well as the measurement uncertainty in the measurements. It is important to verify that the equipment on the user side is working correctly so that such a low measurement uncertainty as possible can be achieved in the final result.   The field work with network RTK took place over three weeks in Gävle on Lantmäteriet’s antenna calibration field. Four different equipment were used to perform the comparison. Each series of measurements lasted for two hours where an epoch was one second. Nearest physical reference station was varied between two stations at different distances, 40 m and 30 km, to be able to see how the measurement uncertainty was affected. The data obtained was compiled and analysed in Microsoft Excel.   The study shows that one equipment continuously gave weaker measurement uncertainty than the others who kept a steady level. It also shows a significant difference in measurement uncertainty if the baseline between the receiver and nearest physical reference station is longer. For 2–3 of the equipment, the height value decreases with about a couple of centimetres and the deviance is getting larger when the nearest physical reference station is switched from the closest one to the one further away. These equipment gave however individually a similarly result as long as the same reference station was the nearest.

Traditionella stomnät med fasta markerade punkter (s.k. passiva nät) som realiserar ett referenssystem har länge varit dominerande inom den geodetiska infrastrukturen. Numera finns satellitbaserade referenssystem (s.k. aktiva nät) som har medfört att de traditionella stomnätens roll inom samhällsmätningen har minskat kraftigt. Den minskade användningen har lett till att underhållet av näten i många kommuner har prioriterats bort. Fasta markerade stomnät utsätts kontinuerligt för påfrestningar från t.ex. väder, snöröjning och markarbeten, något som gör att kontroll och underhåll måste göras regelbundet. I Gävle kommun har inget underhåll eller nyetablering av stompunkter skett på många år. Syftet med denna studie är att ge klarhet i hur stor lägesavvikelsen är i delar av Gävle kommuns plana stomnät och utifrån resultatet komma fram till ett förslag för framtida förvaltning och utveckling. Fem områden med olika bra kvalité på stomnäten valdes till undersökningen: Sätra, Valbo, Hille, Södra Bomhus och Furuvik/Ytter-Harnäs. I varje område valdes ca 20 punkter ut vilka sedan inventerades. Om punkterna uppfyllde kravet på goda GNSS-förhållanden och tillgänglighet kontrollmättes de med nätverks-RTK uppställd på stativ med mätning i en minut och återbesök efter minst 20 minuter. Resultatet av kontrollmätningen visade att 95 % av punkterna hade en radiell lägesavvikelse inom 64 mm. Störst avvikelser hade punkter ingående i 53000-serien i Södra Bomhus (RMS 54 mm) och lägst avvikelser hade punkterna ingående i 30000-serien i Sätra (RMS 13 mm). Vi anser med stöd av tidigare studier att en radiell avvikelse på ±40 mm kan accepteras på en punkt när den kontrollmäts med nätverks-RTK. Gävle kommun har idag ingen stomnätsstrategi men denna studie ger ett förslag som innebär att inget framtida underhåll bör göras med undantag av punkter i 30000-serien som bör bevaras för att i framtiden ingå i ett glest huvudnät. I Södra Bomhus bör inte 53000-punkterna användas på grund av dess höga lägesavvikelser. I övrigt rekommenderas att traditionella punktskisser inte bör underhållas och uppdateras och man bör eftersträva att hålla stomnätskartan aktuell.