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Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

118 6 Erste

118 6 Erste Ergebnisse des CHAMP-Radiookkultationsexperiments der Doppeldifferenzenmethode prozessiert wurden, die weiter untersucht werden müssen [Wickert et al., 2002a]. 6.9.1 GPS-Uhrenstabilität ohne Selective Availability In Kap. 3.2.5 wurde bereits die Uhrenstabilität bei aktiviertem Selective Availability charakterisiert. Hier wird auf die Stabilität der Uhren nach der Abschaltung von SA fokussiert. Dazu wird das Verhalten der 5-min Uhrenlösungen untersucht, die als Datenprodukt innerhalb der CHAMP-Orbitprozessierung erzeugt werden und neben den GPS- Bodendaten schon Eingabedaten für die CHAMP-Okkultationsprozessierung sind. 5 min- Uhrenlösungen sind auch über den Internationalen GPS Service (IGS) im Rahmen der präzisen GPS-Orbitberechnung und -bereitstellung frei erhältlich [Neilan et al., 2000]. Der dominierende Anteil an der zeitlichen Änderung des Uhrenfehlers ist ein leicht zu modellierender linearer Trend. Dabei zeigen sich Unterschiede zwischen GPS-Uhren mit Rubidium (Rb)- und Zäsium (Cs)-Frequenznormal. Die Rubidium-Uhren haben eine schlechtere Langzeitstabilität (Abb. 6.25). So erreichte der maximale lineare Trend einer Rb-Uhr am 20.04.2001 ca. 1.105 m pro Tag (PRN 8), die Cs-Uhren weisen deutlich geringere Werte auf, maximal wurden am 20.04.2001 144 m pro Tag erreicht (PRN 2). Abb. 6.25: Verhalten der 5 min GPS-Uhrenfehler am 20.04.2001 (IGS-Lösungen GFZ- Potsdam). Links: für Satelliten mit Rb-Frequenznormal; Rechts: Cs-Frequenznormal. Die Sprünge bei PRN 2 bei 10 und 22 Uhr werden durch nicht aufgelöste Phasensprünge in der Lösung der GPS-Uhrenparameter verursacht. In Abb. 6.26 wird das vom linearen Trend abweichende Verhalten für eine charakteristische Rb (PRN 20)- und Cs-Uhr (PRN 3) dargestellt. Die Rb-Uhr weist hier ein stabileres Kurzzeitverhalten als die Cs-Uhr auf, die Abweichungen vom linearen Verhalten sind nur gering. In den Cs-Residuen werden Effekte mit unterschiedlichen Perioden in der Dimension von Stunden beobachtet. Weiterhin weisen die Cs-Punkte eine höhere Punktzu-Punkt-Streuung auf, was ebenfalls auf das Auftreten von kürzerperiodischen Effekten hindeutet.

6.9 GPS-Prozessierung mit Einfachdifferenzen Aufgrund dieser Analyse wurde das GPS-Uhrenverhalten für die Korrektur in der Einfachdifferenzenstudie stückweise mit einer einfachen linearen Regression [Press et al., 1992] über ein Zeitfenster von 25 min modelliert. Die betreffende Okkultation wurde in die Mitte dieses Zeitfensters plaziert. Mit den so modellierten GPS-Uhren wurde die Methode der Einfachdifferenzen angewendet (Kap. 6.9.3). Abb. 6.26: Residuen von GPS-Uhrenfehlern als Funktion der Zeit für GPS-PRN 3 (braun) mit Cs-Frequenzstandard und GPS-PRN 20 (grün) mit Rb-Frequenzstandard am 20.04.2001, abgeleitet aus 5-min GPS-Uhrenlösungen (aus [Wickert et al., 2002a]). 119

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