Aufrufe
vor 5 Jahren

Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

34 i i Fk ( t ) φF ( t)

34 i i Fk ( t ) φF ( t) = ( δ k δ ) F 3 Prozessierung von GNSS-Radiookkultationsdaten φ − − f . (3.15) Dann ergibt sich die Beobachtungsgleichung wie folgt: ψ ( ) n . (3.16) i i Fk t ) = ( δ k − δ f F + τf F + i Fk Wird diese Gleichung mit der Wellenlänge λF des Trägersignals multipliziert, ergibt sich die Beobachtungsgleichung für die Phasen: i i i LFk ρk + cδk − cδ + λ F = n . (3.17) i Fk In (3.17) sind außer den Uhrenfehlern noch keine weiteren Fehler berücksichtigt. Die Phasenmessungen werden jedoch durch weitere systematische als auch zufällige Fehler beeinflusst, z.B. Fehler der Satellitenorbits, Ausbreitungseffekte im durchstrahlten Medium (für die Atmosphärensondierung das gesuchte Signal), relativistische Effekte, Variationen der Phasenzentren der Antennen und Mehrwegeffekte. Für die weiteren Rechnungen werden eingeführt: i T k die Phasenwegverlängerung durch die neutrale Atmosphäre, i I k die frequenzabhängige ionosphärisch bedingte Phasenwegverlängerung, i δ r relativistische Korrektur durch Einfluss der allgemeinen (gravitationsabhängig) und speziellen (geschwindigkeitsabhängig) Relativitätstheorie. Die Beobachtungsgleichung für die Phasen (3.17) erweitert sich damit zu: = ρ − + − + − + n . (3.18) i i i i i i LFk k I Fk Tk cδ r cδ k cδ λF 3.1.4 Mehrdeutigkeitsterm und Cycle-slips i In Kap. 3.1.2 wurde bereits erwähnt, dass der Mehrdeutigkeitsterm F Fk n λ in der Beobachtungsgleichung für die Phasen (3.18) bei der Auswertung von GPS-Okkultationsmessungen nicht berechnet werden muss. Für andere Anwendungen (z.B. präzise Positionsbestimmung) ist jedoch die genaue Bestimmung des Mehrdeutigkeitsterms notwendig. Verfahren zu dessen Bestimmung sind daher von großem Interesse. In den vergangenen Jahren wurden Algorithmen entwickelt, die mit kurzen Beobachtungszeiten, ja sogar mit der Auswertung von Beobachtungen nur einer Messepoche auskommen, um die Berechnung des Mehrdeutigkeitsterms durchführen zu können (z.B. [Bauer, 1997; Kleusberg und Teunissen, 1996; Mervart, 1995]). Relevant für GPS-Okkultationsmessungen können jedoch Phasensprünge (engl. „Cycle- Slips“) sein, der Mehrdeutigkeitsterm in (3.18) ist dann nicht mehr zeitlich konstant und ändert sich sprungartig. Die Phasensprünge können folgende Ursachen haben: Unterbrechung der „Sicht“verbindung zum GPS-Satelliten, niedriges Signal-zu-Rausch- Verhältnis (z.B. durch ionosphärischen Einfluss, Mehrwegeeffekte, hohe Signaldynamik), Fehler in der Empfängersoftware oder durch Fehler im GPS-Satellitenoszillator [Mervart, 1995]. Die Cycle-Slips können durch geeignete Vorprozessierung der GPS-Daten eliminiert werden (z.B. [Bauer, 1997; Kleusberg und Teunissen, 1996; Mervart, 1995]). Bei GPS-Okkultationsmessungen werden jedoch derzeit Phasendaten, in denen offensichtlich Cycle-Slips auftreten von der Prozessierung ausgenommen (siehe auch Kap. 6.6 oder [Hajj et al., 2002]). i Fk

3.2 Doppeldifferenzenmethode 35 3.2 Doppeldifferenzenmethode Der erste Schritt bei der Ableitung atmosphärischer Parameter ist die Verarbeitung der GPS-Beobachtungsdaten zur Kalibrierung der atmosphärischen Phasenwegverlängerung des Okkultationslinks, d.h. der Phasenwegverlängerung, die das GPS-Signal auf dem Weg vom okkultierten zum LEO-Satelliten (hier CHAMP) erfährt. Für das CHAMP-Prozessierungssystem wurde dazu eine Doppeldifferenzenmethode verwendet, ein Auswerteverfahren, welches in der präzisen Prozessierung von GPS-Daten eine weite Verbreitung hat (z.B. [Bauer, 1997; Kaplan, 1996; Hofmann-Wellenhof et al., 1992; Seeber, 1989]). Das Verfahren eignet sich zur Eliminierung der Fehler der Satellitenuhr (Empfänger) des LEO-Satelliten und der GPS-Satelliten (Sender). Für die Anwendung dieses Verfahrens werden, zusätzlich zu den GPS-Satellitendaten, die Daten eines globalen GPS-Bodennetzes (Kap. 5.2) benötigt. In diesem Kapitel wird diese Methode und spezifische Aspekte ihrer Anwendung bei der Auswertung von GPS-Radiookkultationsmessungen behandelt. 3.2.1 Linearkombination von GPS-Phasenmessungen Abb. 3.2: Zur Differenzenbildung von GPS-Beobachtungen. Links: Satelliten-Einfachdifferenz. Rechts: Empfänger-Satelliten-Doppel-Differenz. Bei der Auswertung von GPS-Beobachtungen ist die Linearkombination von Phasenbeobachtungen eine verbreitete Technik, um überflüssige Parameter, aber auch Fehlereinflüsse, zu eliminieren. Abb. 3.2 zeigt Messanordnungen für zwei mögliche Differenzenbildungen, die für die Radiookkultationstechnik von Relevanz sind: Satelliten-Einfach- und Empfänger-Satelliten-Doppeldifferenz. Bei der Satelliten-Einfachdifferenz (engl. „single difference“) werden die Differenz der an einem Empfänger E simultan gemessenen Trägerphasen zweier Satelliten (S1 und S2) gebildet. Für die Beobachtungsgleichungen auf beiden Frequenzen F gilt: L = ρ − I + T − cδ + cδ − cδ + λ n bzw. (3.19) 1 1 1 1 1 1 1 F1 1 F1 1 r 1 F F1 L = ρ − I + T − cδ + cδ − cδ + λ n . (3.20) 2 2 2 2 2 2 2 F1 1 F1 1 r 1 F F1 Die Differenzenbildung führt zur Beobachtungsgleichung für die Empfänger-Einfachdifferenz: ∆ L = L − L . (3.21) 1 2 F1 F1 F1

Phasen im Vergleich - Erste Untersuchungs- ergebnisse - Geomatik ...
Erste Ergebnisse einer Pilotstudie mit dem TCC-3D-Prüfsystem
Optimale Parameterwahl für evolutionäre Algorithmen zur ... - BlueM
Genetische Algorithmen und Simulated Annealing: Nichtlineare ...
Erste Ergebnisse zur Ferkelerzeugung aus dem Schweinereport ...
Von Labyrinthen zu Algorithmen 2 Ariadne, die erste Informatikerin
Entwurf von time-delay Beamforming Algorithmen zur Bestimmung ...
Algorithmen und Datenstrukturen - Marcel Cuvelier Startseite
Messung an verborgenen Orten - GeoForschungsZentrum Potsdam
PIRLS: Erste Ergebnisse und Analysen
sen-Anhalt und erste Ergebnisse
DAP 2 Datenstrukturen, Algorithmen und Programmierung 2
Evolutionäre Algorithmen für die zielgerichtete Optimierung pdfsubject
PISA 2006: Erste Ergebnisse - Die Presse
Fangtipi und Pheromonfalle: erste Ergebnisse einer ... - BFW
Zentrale Ergebnisse zum ersten Messzeitpunkt der Belastungsstudie
Erste Ergebnisse zum Einfluss der Beleuchtung in Legehennenställen
TIMSS 2007: Erste Ergebnisse - Bifie
Smart Adserver enthüllt die Ergebnisse seines ersten Barometers ...
PISA 2009: Erste Ergebnisse aus Vorarlberg - Bifie
Schulbibliotheken in Berlin, 2008 [Erste Ergebnisse] - Karsten Schuldt