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Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

116 6 Erste

116 6 Erste Ergebnisse des CHAMP-Radiookkultationsexperimentes dass durchschnittlich ca. 4 Bodenstation für die Prozessierung jeder Okkultation benutzt werden können [Wickert et al., 2001a]. Abb. 6.22 zeigt die tatsächlich erreichten Redundanzen während der ersten 20 Tage des CHAMP-Okkultationsexperiments, die eine sehr gute Übereinstimmung mit den vorausgesagten Werten (Kap. 5.2) zeigen. Bis zum Tag 65 wurde ein minimaler Elevationswinkel der GPS-Satelliten von 20° verwendet. Es ergibt sich eine erreichbare (mit ROST berechnete) Redundanz von ca. 3,5 Bodenstationen pro Okkultation. In der Realität sind ca. 80% dieser Daten auch tatsächlich operationell verfügbar. Ab dem Tag 65 wurde der minimale Elevationswinkel auf 15° gesetzt. Dadurch erhöhte sich die erreichbare Redundanz auf ca. 4,5 Bodenstationen, von denen tatsächlich ca. 80% verfügbar waren. Anteil [%] 30 25 20 15 10 5 0 cord mizu cro1 fair gala gode gold guam hrao kokb madr mkea pimo sant tidb Bodenstation Abb. 6.23: Prozentualer Anteil der Okkultationen, die mit den Daten der betreffenden Bodenstation prozessiert wurden, an der Gesamtanzahl der Okkultationen für die ersten zwanzig Tage des CHAMP-Okkultationsexperiments. Die Gesamthöhe der Säulen zeigt den erreichbaren Anteil, die Höhe der grünen Säule repräsentiert den tatsächlichen Anteil. In Abb. 6.23 ist das Verhältnis von möglicher und tatsächlicher Verwendung der Daten der einzelnen Bodenstationen für die Prozessierung der Okkultationen dargestellt. Durchschnittlich können mit den Daten einer einzigen Bodenstation ca. 10-15% der Okkultationen prozessiert werden. Dieser Anteil ist breitenabhängig und deutlich höher (bis über 25%) bei Stationen in hohen Breiten. Allein mit den beiden Stationen nya2 (Ny Ålesund) und mcmz (Mc Murdo) können 50% der gesamten Okkultationen mit der Doppeldifferenzmethode ausgewertet werden. Beide Stationen haben eine hohe Verfügbarkeit von ca. 90% (Ny Ålesund) und nahezu 100% (Mc Murdo). Abb. 6.24 zeigt die Anzahl der wegen nicht vorhandener Bodendaten unprozessierten Okkultationen. Durchschnittlich wurden ca. 200 Okkultationen gemessen. In der Mehrzahl der Tage waren für jede Okkultation auch entsprechende GPS-Bodendaten für die Doppeldifferenzenprozessierung vorhanden. Es gibt allerdings auch Tage, bei denen bis zu 6 Okkultationen (ca. 3% Gesamtanteil) nicht prozessiert werden können. usud godf mcmz lpgm ban2 nya2 obem ous2 potm sutm

6.9 GPS-Prozessierung mit Einfachdifferenzen 117 Anzahl der Okkultationen 6 5 4 3 2 1 0 42 47 54 64 65 66 67 68 88 89 90 91 92 93 96 97 109 110 111 134 Tag des Jahres Abb. 6.24: Anzahl unprozessierter Okkultationen (aufgrund nicht verfügbarer GPS-Bodendaten) für die ersten 20 Tage des CHAMP-Okkultationsexperiments. Im folgenden Kapitel wird eine alternative Prozessierungsmethode für GPS-Okkultationsmessungen eingeführt. Diese benötigt als Eingabedaten keine GPS-Bodendaten mehr, womit ein sehr komplexer Teil der beschriebenen Standardprozessierung, der mit der Verwendung der GPS-Bodendaten verbunden ist, entfällt. 6.9 GPS-Prozessierung mit Einfachdifferenzen Der Hauptgrund für die Einführung der Doppeldifferenzenmethode zur Prozessierung der GPS/MET-Daten und zur Entwicklung des CHAMP-Prozessierungssystems war die Korrektur der periodischen und nicht vorhersagbaren Schwankungen der GPS-Satellitenuhren (Kap. 3.2.5). Diese Schwankungen (Selective Availability, SA) wurden bewußt vom US-amerikanischen Verteidigungsministerium veranlasst, um die Navigationsgenauigkeit des GPS-Systems für zivile bzw. feindliche militärische Nutzer einzuschränken (siehe u.a. [Graas und Braasch, 1996]). Am 2. Mai 2000, um 04:05 UTC wurde SA von der US-amerikanischen Regierung deaktiviert. Bereits vor dem Start von CHAMP wurden die Konsequenzen dieser Abschaltung auf die Okkultationsprozessierung untersucht [Wickert et al., 2001a; Zumberge und Gendt, 2001]. Endgültige Klarheit über die genauen Auswirkungen auf die Datenanalyse und Produktqualität konnte allerdings erst die Auswertung von Okkultationsmessungen schaffen, die nach der Abschaltung von SA von CHAMP durchgeführt wurden. Ein wesentliches Ergebnis dieser Messungen ist, dass die Datenprozessierung mit einer Einfachdifferenzenmethode nahezu identische Ergebnisse im Vergleich zur bisher standardmäßigen Doppeldifferenzenmethode zur Prozessierung der GPS-Daten liefert [Wickert et al., 2002a]. Dabei kann völlig auf die direkte Nutzung der Daten des globalen Bodennetzes (Kap. 5.2) verzichtet werden. Es wird jedoch bemerkt, dass dieses Bodennetz weiterhin für eine operationelle Orbitbereitstellung (Kap. 5.3) benötigt wird und dass es, wenn auch minimale, Unterschiede zwischen Profilen gibt, die mit der Einfach- bzw. mit

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