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Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

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82 5 CHAMP-Okkultationsexperiment Qualitätskontrolle der GPS-Satelliten- und Bodendaten QC-HR und QC-FID Vor der Verarbeitung im Prozessierungssystem werden die GPS-Daten einer Qualitätskontrolle unterworfen. Hierbei werden auch Informationen über die Daten (u.a. Zeitfenster der Okkultationen, Anzahl der Messungen für jeden Satelliten, AS-Status) in einem Reportfile abgelegt (*.log-Datei), der bei der Weiterverarbeitung im Modul DDIFF verwendet wird. Die Qualitätskontrolle der Satelliten- und Bodendaten ist ähnlich, wird aber durch zwei verschiedene Module (QC-HR, QC-FID) durchgeführt. Je nach Datenqualität können verschiedene Prozeduren zur Datenverarbeitung, z.B. Korrektur von Phasensprüngen (Cycle-Slip-Korrektur; siehe auch Kap. 3.1.4) oder auch die Korrektur von Daten“ausreißern“ in die Qualitätskontrolle integriert werden. In Ergebnis der Kontrolle entstehen modifizierte (qualitätskontrollierte) GPS-Datenfiles (HR*, FID*). Eingabedaten Daten des GPS-Satellitenempfängers (RINEX-Format, 1 h) Ausgabedaten Gegebenenfalls modifizierte Daten des GPS-Satellitenempfängers (RINEX-Format, 1 h) Statusinformation über den Datenfile (*.log Datei) Tab. 5.6: Charakterisierung des Softwaremoduls zur Qualitätskontrolle der GPS-Okkultationsdaten QC-HR. Eingabedaten Daten des GPS-Bodenempfängers (RINEX-Format, 1 h) Ausgabedaten Daten des GPS-Bodenempfängers (RINEX-Format, 1 h) Statusinformation über den Datenfile (*.log Datei) Tab. 5.7: Charakterisierung des Softwaremoduls zur Qualitätskontrolle der GPS-Bodendaten QC-FID. Generierung Okkultationstabelle MK-TAB Das Modul MK-TAB erstellt aus den RINEX-Datenfiles (50 Hz, 1 h überdeckend) des GPS-Satellitenempfängers eine Tabelle, in der alle durchgeführten Okkultationsmessungen mit ihren charakteristischen Angaben (Zeitfenster, Okkultations- und Referenzsatellitennummer) enthalten sind. Diese Tabelle wird stündlich erneuert. Die Auswahl der geeigneten Bodenstationen für die Doppeldifferenzenbildung basiert auf der Auswertung einer mit dem Modul ROST durchgeführten Simulation der Okkultationsmessungen des jeweiligen Tages. Eingabedaten HR-Daten (50 Hz) des GPS-Satellitenempfängers eines Tages (RINEX-Format, 1 h), Okkultationstabelle aus Simulation Ausgabedaten Tabelle der tatsächlich aufgezeichneten Okkultationsdaten (Zeitfenster der Okkultationen, beteiligte Satelliten) für einen Tag Tab. 5.8: Charakterisierung des Softwaremoduls MK-TAB zur Erzeugung von Okkultationstabellen aus den RINEX-Datenfiles der GPS-Satellitenmessungen.

5.4 Prozessierungssystem für Okkultationsdaten Modulare Okkultationssimulation ROST Das Simulationswerkzeug für Radiookkultationsmissionen, ROST, wird mit einer speziellen Aufgabe auch im Prozessor eingesetzt. Die von ROST erzeugten Okkultationstabellen werden zusammen mit den HR-Daten im Modul MK-TAB benutzt, um die für die Doppeldifferenzenbildung benötigten Okkultationstabellen zu erstellen. Eingabedaten Orbitdaten CHAMP (TwoLine-Repräsentation), Orbitdaten GPS (Broadcast-Ephemeriden) Ausgabedaten Tabelle mit vorhergesagten Okkultationen (Zeitfenster der Okkultationen, beteiligte Satelliten und Bodenstationen, zugeordnete Lage der Vertikalprofile, Elevationswinkel des GPS-Okkultations- und Referenzsatelliten für die betreffende Bodenstation); Datenprodukt CH-TAB Parameterfiles Positionen der GPS Bodenstationen mit den zugehörigen Bewegungsvektoren Tab. 5.9: Charakterisierung des Simulationstools ROST zur Simulation von Okkultationsexperimenten und zur Erzeugung von Okkultationsvorhersagen. Die Möglichkeiten des Simulationswerkzeuges gehen weit über die Erfüllung dieser speziellen Aufgabe hinaus. ROST kann auch außerhalb des Prozessierungssystems separat zur Simulation und Planung von Okkultationsexperimenten eingesetzt werden. Einige der Haupteigenschaften und Fragestellungen bzw. Aufgaben, die mit dieser Software bearbeitet werden können, sind: - Simulation von Okkultationsexperimenten (auch Mehrsatellitenmissionen) für Neutralgas/Ionosphäre; Vorhersage von Okkultationsereignissen; - Planung von Bodennetzkonfigurationen für Doppeldifferenzprozessierung; - Analyse von Bodenkontakten zur Planung der Datenübertragung bzw. zur Auslastung des Datenspeichers an Bord der Satelliten; - Nutzung verschiedener Orbitformate für GPS- und LEO-Satelliten; - steuerbar über eine Konfigurationsdatei (z.B. Antennenparameter, Bodenstationsparameter, Okkultationsparameter). GPS-Doppeldifferenzenmodul DDIFF Die Extraktion der atmosphärischen Phasenwegverlängerung ist die Aufgabe des Moduls DDIFF. Das Grundprinzip ist die Umsetzung der Doppeldifferenzenmethode, die in Kap. 3.2.2 eingeführt wurde. DDIFF ist ein komplexes, geodätisches Programm, das speziell für die Auswertung von Radiookkultationsmessungen entwickelt wurde. Es erfüllt im wesentlichen die folgenden Aufgaben: - Synchronisieren der GPS-Boden- mit den Satellitendaten; - Orbitinterpolation und Doppeldifferenzenbildung; - Erzeugung der atmosphärischen Phasenwegverlängerung des Okkultationslinks mit den damit verbundenen Modellierungen bzw. Kalibrierungen (Kap. 3.2.2). 83

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