GLONASS-Satelliten-Antennen- Phasenzentrumsvariationen

Transkript

1 GLONASS-Satelliten-Antennen- Phasenzentrumsvariationen Andreas Gäde 1, U. Hugentobler 1, S. Schaer 1,2, R. Dach Bundesamt für Landestopographie, Swisstopo Antennenworkshop, Bonn, 21.September 2006

2 Inhalt Motivation PCV s für die GNSS-Satellitenkonstellation Schätzung der Antennenphasenzentrumsvariationen und Offsets Einfluss des Beobachtungsnetzes PCV s für Empfängerantennen PCV-Unterschiede aufgrund der Frequenzabhängigkeit Zusammenfassung / Ausblick 1

3 Motivation Einführung von absolutem Antennenmodel steht im IGS unmittelbar bevor Notwendigkeit zur Berücksichtigung der PCV- Korrekturen für Satellitenantennen! Bisher stehen für Empfängerantennen nur absolute Kalibrierungen im GPS-Frequenzbereich zur Verfügung Was ist mit GLONASS-Frequenzen oder später Galileo? 2

4 GNSS Satelliten- und Empfängerantennen PCV Model Alt: Relatives PCV Modell (igs_01.atx): L1/L2 Empfängerantennen Offsets/Variationen (rel. zu AOAD/M_T) GNSS Satellitenantennen Offsets ( geometrische Werte) Radome codes von Empfängerantennen bleiben unberücksichtigt GPS Block IIR Zenitwinkel Nadirwinkel (bis zu 14º) Neu: Absolutes PCV Modell (igs05_1390.atx): L1/L2 Empfängerantennen Offsets/Variationen (Geo++) Radome codes werden berücksichtigt LC GNSS Satellitenantennen (Z-)Offsets/Variationen (GPS: GFZ/TUM / GLONASS: CODE) GNSS Antenne auf AZCO (mit CONE radome) 3

5 Vorgehensweise beim Schätzen der Satellitenantennen PCO/PCV Voraussetzung: Schätzung: - global verteiltes Stationsnetz - genaue Kenntnis der Geometrie (präzise Stationskoordinaten, Satellitenpositionen, Troposphäre) - absolute PCO und PCV für Empfängerantennen - möglichst lange Zeitreihe - in drei Schritten, da PCO und PCV hoch korreliert 1) restliche Parameter fixieren und PCV schätzen 2) PCV mit cos(z) fitten 3) PCV einführen und PCO schätzen 4

6 Datengrundlage Daten von über einem Jahr August 2005 August 2006 (plus einige Wochen in 2003 und 2004) täglich ca. 160 Stationen davon ca. 30 GPS/GLONASSkombinierte Stationen (Javad, Z18- Empfänger) nach neusten Standards (IERS 2003) unter Berücksichtigung von allen aktiven GNSS-Satelliten (inkl. unhealthy bzw. auch GPS-Manöversatelliten) rigorose kombinierte GPS/GLONASS-Auswertung (in einem Guss auf Beobachtungsniveau) Elevationsmaske 3 (!) Nadirbereich bis 14 basieren auf 24-Stunden-Lösungen 5

7 Vergleich von absoluten PCV-Korrekturen für die GPS-Satellitenkonstellation 6

8 Absolute PCV-Korrekturen für Gruppen der GNSS-Konstellation (berechnet am CODE) 7

9 Mittlere Z-Offsets für 17 GLONASS-Satelliten GLONASS Z-Offsets GLONASS GLONASS-M PRN Offset [mm] 8

10 Mittlere X- und Y-Offsets für GLONASS Satelliten GLONASS-M 9

11 GNSS-Stationen im IGS-Beobachtungsnetz GPS/GLONASS-Station GPS-Station 10

12 Antennen im IGS/IGLOS 32 global verteilte GPS/GLONASS-Stationen AOAD/M_T NONE 2 Robot AOAD/M_T JPLA 1 Copied AOAD/M_T AOAD/M_T OSOD 1 Copied AOAD/M_T AOAD/M_B OSOD 1 Converted ASH DOME 1 Copied AOAD/M_T ASH NONE 1 Copied AOAD/M_T ASH SCIS 1 Copied AOAD/M_T ASH SNOW 2 Copied AOAD/M_T ASH NONE 1 Copied AOAD/M_T ASH NONE 1 Copied AOAD/M_T ASH SNOW 1 Robot ASH700936D_M NONE 1 Robot ASH B NONE 1 Converted ASH B SNOW 3 Copied ASH B JPSREGANT_DD_E NONE 6 Robot JPSREGANT_SD_E NONE 4 Robot TPSCR3_GGD CONE 4 Field

13 Untersuchung zur GLONASS-PCV- Modellierung für Empfängerantennen Untersuchung mittels sehr kurzer Basislinien zwei Basislinien in Wettzell (7 Tage), eine in Zimmerwald (6 Tage) WTZR WTZZ (AOAD/M_T NONE TPSCR3_GGD CONE) Länge: 1,59m (Empfänger: Javad/Javad) WTZR WTZJ (AOAD/M_T NONE TRM NONE) Länge: 1,65m (Empfänger: Javad/Javad) ZIMT ZIML(temp) (TRM NONE - LEIAX1202 NONE) Länge: 25,95m (Empfänger: Trimble NetR5/Leica GX1230GG) 12

14 Frequenzunterschiede GNSS-Empfängerantennen-PCO-Korrektur (für L1 bzw. L2) Sendefrequenz (Frequenzen 1 12/24) 13

15 GLONASS-PCV für Empfängerantennen Vorgehen: GNSS-Phasenmehrdeutigkeiten lösen GPS-L1-Lösung als Referenz GPS-L2-Lösung Offsets GLONASS-Lösungen für L1 und L2 Offsets 14

16 Bestimmte Up-Offset-Differenzen Differenz Z-offset 4 GLO L1 GPS L2 GLO L Differenz Z-offset [mm] AOAD/M_T NONE - AOAD/M_T NONE - TRM NONE - TPSCR3_GGD CONE TRM NONE LEIAX1202 NONE 15

17 Gewählter Modellierungsansatz GNSS Empfängerantennen PCV Korrektur (für L1 bzw. L2) Sendefrequenz (Frequenzen 1 12/24) 16

18 Empfänger Antennen PCV für GLONASS 6.2 ± 8,6mm -1,7 ± 2,0mm/12FC Die Frequenzabhängigkeit lässt sich über den kleinen Frequenzbereich nicht signifikant nachweisen! Dass die GLONASS-Gerade durch den GPS-Punkt geht, ist ebenfalls nicht direkt nachweisbar (aus den Daten). 17

19 Physikalisch sinnvoller Modellierungsansatz GNSS Empfängerantennen PCV Korrektur (für L1 bzw. L2) Sendefrequenz (Frequenzen 1 12/24) 18

20 Zusammenfassung / Ausblick Verwendung von konsistenten Satellitenantennen-PCV- Modellen ist ein Muss, insbesondere für grossräumige und globale GNSS-Beobachtungsnetze Im IGS: Umstellung auf absolutes Antennenmodell (IGS05) mit Einführung von ITRF2005 (bzw. IGS05-Datum) Betrachtung der Frequenzabhängigkeit drängt sich auf, insbesondere im Hinblick auf Galileo (Grundvoraussetzung: entsprechende Kalibrierungen für Empfängerantennen) Unterschiede sind relativ klein, aber doch nachweisbar IGS05-PCV-Modell basiert auf der Annahme GLONASS- PCV = GPS-PCV. Nach Berücksichtigung der Frequenzabhängigkeit ist eine Verfeinerung auch bezüglich des Satelliten-PCV-Modells zu erwarten. Antex-Format muss diesbezüglich erweitert werden 19

21 Zusammenfassung / Ausblick GLONASS-PCV GLO_TPSCR3GGD CONE GPS_TPSCR3GGD CONE GLO_TRM29659 NONE GPS_TRM29659 NONE 5 PCV [mm] Elevationswinkel [ ] 20