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Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

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80 5 CHAMP-Okkultationsexperiment Abb. 5.8: Struktur des modularen wissenschaftlichen Softwarepaketes zur Erzeugung von Vertikalprofilen atmosphärischer Parameter mit erforderlichen Eingabedaten und erzeugten Datenprodukten. entsprechenden Softwaremodulen zu ihrer Erzeugung erweitert werden. Dies ist in Abb. 5.8 durch sogenannte Level 4-Module angedeutet (L4-GEN, Generierung höherwertiger Datenprodukte, z.B. Berechnung klimatologischer Mittelwerte, Validierung der Datenprodukte mit Messergebnissen anderer Fernerkundungsverfahren oder Meteorologischen Analysen). Hier werden die Softwaremodule der Okkultationsprozessierung näher charakterisiert. Ein- und Ausgabedaten werden benannt, die Aufgabe des jeweiligen Moduls wird beschrieben. Dekodierungs- und Formatierungsmodule DEC und KONV Eingabedaten Rohdatenstrom des GPS-Empfängers (Binärformat) Ausgabedaten 50 Hz RINEX-Files (stündlich) GPS-Phasenmessungen (L1, L2) und zugehörige SNR1, SNR2 Tab. 5.3: Charakterisierung des Softwaremoduls zur Dekodierung der GPS-Okkultationsdaten DEC. Um eine effektive, die Datenströme minimierende Informationsübertragung zu erreichen, werden die GPS-Daten des Satelliten und des Bodennetzes in einem binären Datenformat an das Datenzentrum übertragen. Innerhalb des Prozessierungssystem werden die Daten

5.4 Prozessierungssystem für Okkultationsdaten jedoch in einem Standardformat für GPS-Daten (RINEX, Receiver INdependend Data EXchange Format) verarbeitet, was die Verwendung standardisierter Schnittstellen für den Datenimport in die Module möglich macht. Somit wird auch die Verarbeitung der Daten anderer Satellitenmissionen (Kap. 2.3/2.4) möglich, bei denen durch den Einsatz unterschiedlicher GPS-Empfänger normalerweise verschiedene interne Datenformate verwendet werden. Die Konvertierung (Decodierung) übernimmt das Decodierungsmodul DEC, es ist in den Datenfluss des Rohdatenzentrums integriert. Das Modul DEC extrahiert die GPS-Okkultationsdaten (L1, L2, SNR1, SNR2, Datenrate 50 Hz) aus dem binären Datenstrom (Rohdaten) des GPS-Empfängers und stellt sie in einem Standarddatenformat bereit (RINEX, stundenweise). Der binäre Datenstrom überdeckt einen Zeitraum von bis zu 12 Stunden entsprechend der Länge zwischen den Kontakten des Satelliten zur Empfangsstation am Boden (Kap. 5.1). Neben den Okkultationsdaten für die neutrale Atmosphäre sind noch weitere GPS- Datentypen im Rohdatenstrom enthalten: GPS-Daten zur Orbitbestimmung von CHAMP (0,1 Hz; L1, L2, P1, P2 Signale von der Zenitantenne), Bahninformationen der GPS- Satelliten („Broadcast“-Ephemeriden), „On-Board“-Navigationslösung (Position und Geschwindigkeit) für CHAMP, und 1 Hz Okkultationsdaten zur Ionosphärensondierung (L1, L2, P1, P2; SNR1, SNR2). Eingabedaten GPS-Okkultationsdaten von CHAMP (RINEX-Format, Dump) Ausgabedaten GPS-Okkultationsdaten (RINEX-Format, 1 h) Tab. 5.4: Charakterisierung des Softwaremoduls zur Umformatierung der GPS-Okkultationsdaten KONV-HR. Die GPS-Okkultationsdaten werden als Dateien im RINEX-Format (Zeitraum eines Datendumps überdeckend) bereitgestellt. Das Modul KONV-HR wandelt diese Dateien in RINEX-Stundenfiles mit einer zeitlichen Überlappung von 2 min um. Eingabedaten GPS-Daten des Bodennetzes (BINEX-Format, 15 min) Ausgabedaten GPS-Daten des Bodennetzes (RINEX-Format, 1 h) Tab. 5.5: Charakterisierung des Softwaremoduls zur Umformatierung der GPS-Bodendaten KONV-FID. Die GPS-Bodendaten werden als jeweils 15 min überdeckende Dateien in einem standardisierten binären Datenformat (BINEX, BINary receiver independend data EXchange format [Galas und Köhler, 2001]) bereitgestellt. Für die Verarbeitung im Prozessierungssystem werden die Dateien mit dem Modul KONV-FID, analog zu den Satellitendaten in Stundendateien (RINEX) mit entsprechender Überlappung zusammengefasst. Im weiteren Verlauf der Mission werden je nach Status und Notwendigkeit 15 min-Files verarbeitet, um eine höhere Operationalität zu erreichen. 81

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