OXTS xNAV650, Hardware Manual

Oxford Technical Solutions Ltd. http://www.oxts.com 

Page 22 of 42 

Multipath effects on dual antenna systems 

Dual antenna systems are very susceptible to the errors caused by multipath. Multipath is where the 
signal from the satellite has a direct path and one or more reflected paths. Because the reflected paths 
are  not  the  same  length  as  the  direct  path,  the  GNSS  receiver  cannot  track  the  satellite  signal  as 
accurately. This can be from buildings, trees, roof-bars, etc. 

The dual antenna system in the xNAV works by comparing the carrier-phase measurements at the two 
antennas. This tells the system the relative distance between the two antennas and which way they are 
pointing (the heading). For the heading to be accurate the GNSS receivers must measure the relative 
position to about 3 mm. The level of accuracy can only be achieved if there is little or no multipath. 

In an ideal environment, with no surrounding buildings, trees, road signs or other reflective surfaces, 
the  only  multipath  received  is  from  the  vehicle’s  roof.  The  antennas  supplied  with  the  xNAV  are 
designed to minimise multipath from 

the vehicle’s roof when the roof is made of metal. For use on non-

metallic roofs a different type of antenna is required. 

If  you  are  using  the  INS  in  GNSS  conditions  where  multipath  effects  are  prevalent  (lots  of  objects, 
particularly  buildings  around)  then  it  is  worth  using  higher-end  antennas  that  have  a  greater  signal 
filtering capability. 

Antenna placement and orientation 

For optimal performance it is essential for the GNSS antenna(s) to be mounted where they have a clear, 
uninterrupted view of the sky and on a suitable ground plane, such as the roof of a vehicle. For good 
multipath  rejection  the  antennas  must  be  mounted  on  a  metal  surface  using  the  magnetic  mounts 
provided; no additional gap may be used. 

The  antennas  cannot  be  mounted  on  non-conducting  materials  or  near  the  edges  of  conducting 
materials.  If  the  antennas  are  to  be  mounted  with  no  conductor  below  them  then  different antennas 
must be used. It is recommended to mount the antennas at least 30 cm from any edge where possible. 

For dual antenna systems, the secondary antenna should be mounted in the same orientation as the 
primary antenna, as shown in Figure 9. The antenna baseline should also be aligned with one of the 
vehicle axes where possible, either inline or 

perpendicular to the vehicle’s forward axis. In the default 

configuration  the  primary  antenna  should  be  at  the  front  of  the  vehicle  and  the  secondary  antenna 
should be at the rear and they should be as far apart as possible. 

Figure 9: Dual antenna orientations 

a)  The bases of the antennas are parallel, but the cables exit in different directions.