Die broadcast-ephemeriden der vier GNSS im Qualitätsvergleich

Transkript

1 Fakultät Umweltwissenschaften, Fachrichtung Geowissenschaften, Geodätisches Institut Susanne Beer Hael Sumaya Lambert Wanninger

2 Motivation derzeit 4 GNSS, mit denen einzeln oder kombiniert Positionsbestimmungen möglich sind: GPS (32) GLONASS (24) Galileo ( 4) BeiDou (5 GEO, 5 IGSO, 4 MEO) bisherige Untersuchungen: GPS, GLONASS (oft ohne Uhrkorrektion) Qualität und Vergleich der broadcast-ephemeriden aller 4 GNSS Orbits Uhrkorrektionen Folie 2

3 broadcast-orbit, Uhrkorr. Datengrundlage präzise Ephemeriden tatsächlicher Orbit, Uhrkorr. präziser Orbit, Uhrkorr. GPS: finales IGS-Produkt (15 min) GLONASS: ESA-Produkt (15 min) Galileo: MGEX-Produkt, TU München ( 5 min) BeiDou: MGEX-Produkt, Universität Wuhan ( 5 min) broadcast-ephemeriden Multi-GNSS-Navigationsdateien global verteilter Beobachtungsstationen nicht-redundante, zeitlich geordnete Datensätze Bereitstellung durch MGEX-Kampagne des IGS Folie 3

4 Methodik Orbits Antennen-Offset präzise Orbits: Bezug Massezentrum broadcast-orbits: Bezug i.d.r. Ant.phasenzentrum Antennen-Offset-Korrektur wie bei der Generierung der broadcast-ephemeriden GNSS GPS GLONASS Galileo BeiDou verwendete Antennen-Offset National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) IGS-Antennen-Offsets (igs08.atx) MGEX keine Folie 4

5 Methodik Uhrkorrektionen präzise Ephemeriden: GPS-Zeit broadcast-ephemeriden: GNSS-spezifische Systemzeit Schaltsekunden präzise und broadcast-uhrkorrektionen unterscheiden sich um die relativistische Uhrkorrektion Berücksichtigung unterschiedliche Master-Uhren zur Realisierung der GNSS-Systemzeit Abzug eines GNSS-spezifischen epochenweisen Mittels präzise und broadcast-uhrkorrektion können auf unterschiedlichen Signalen/Linearkombinationen basieren Bias-Korrektur (BeiDou) Folie 5

6 Ergebnisse Analysezeitraum: 4 Wochen im Mai 2014 (DoY /2014) Orbitunterschiede in Richtung radial, along track, cross track, 3D [m] cross track along track radial Geozentrum Unterschiede der Uhrkorrektionen in [m] Eliminierung grober Ausreißer Folie 6

7 Ergebnisse Orbits ,64 12 RMS 3D [m] ,26 4, ,21 1,44 1,08 1,14 1,18 1,17 2,53 2,51 1,77 0 Folie 7

8 Ergebnisse Uhrkorrektionen 3 RMS Uhrkorrektion [m] 2 1 1,03 1,58 1,11 0,57 0,52 0,63 2,06 1,62 0,87 1,02 0,77 0,77 0 Folie 8

9 Zusammenfassung und Ausblick Herstellen von Konsistenz zwischen präzisen und broadcast- Ephemeriden für Vergleich unabdingbar BeiDou MEOs und GPS auf ähnlichem Niveau Status quo! siehe auch Montenbruck u.a. (2014), GPS Solutions Folie 9

10 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Susanne Beer Geodätisches Institut Technische Universität Dresden Folie 10

11 Ergänzungen Folie 11

12 Methodik Orbits Präzise Ephemeriden: erdfeste geozentrische Koordinaten broadcast-ephemeriden: Bahn-Elemente und Uhr-Polynome kartesiche Koordinaten im erdfesten geozentrischen Koordinatensystem zu bestimmten Zeitpunkten GLONASS: Zustandsvektor zu einem bestimmten Zeitpunkt und Beschleunigungen Folie 12

13 Methodik Uhrkorrektionen DCBs GPS, GLONASS, Galileo sowohl broadcast- als auch präzise Uhrkorrektion basieren auf ionosphärenfreier Linearkombination BeiDou präzise Uhrkorrektionen basieren auf ionosphärenfreier Linearkombination B1/B2 broadcast-uhrkorrektionen basieren auf Einfrequenz- B3-Code-Beobachtungen DCBs B1-B3 und B2-B3 bereitgestellt durch MGEX 2 2 f B1 f B2 Bias-Korrektion DCBIF ( B1, B2) DCB 2 2 B1 B3 DCB 2 2 B2 B3 f f f f B1 B2 B1 B2 Folie 13

14 Ergebnisse GPS 0,03 +/- 0,17m 0,11 +/- 0,99m 0,02 +/- 0,67m 0,00 +/- 1,03m Folie 14

15 Ergebnisse GLONASS 0,35 +/- 0,47m 0,32 +/- 2,11m -0,03 +/- 1,22m -0,02 +/- 2,06m Folie 15

16 Ergebnisse Galileo -0,23 +/- 0,49m -0,51 +/- 1,79m -0,12 +/- 1,59m 0,09 +/- 1,62m Folie 16

17 Ergebnisse BeiDou -0,07 +/- 0,85m -1,39 +/- 8,83m -0,01 +/- 2,25m 0,00 +/- 0,87m Folie 17

18 Literatur Heng, L., Gao, G.X., Walter, T., Enge, P. (2011): Statistical Characterization of GLONASS Broadcast Ephemeris Errors. Proc. ION ITM 2011, Heng, L., Gao, G.X., Walter, T., Enge, P. (2011): Statistical Characterization of GPS Signal-In-Space Errors. Proc. ION ITM 2011, Montenbruck, O. und Steigenberger P. (2013): The BeiDou Navigation Message. J Glob Position Syst, DOI /jgps Montenbruck, O., Steigenberger P., Hauschild, A. (2014): Broadcast versus precise ephemerides: a multi-gnss perspective. GPS Solut, DOI /s Steigenberger, P., Hugentobler, U., Loyer, L., Perosanz, F., Prange, L., Dach, R., Uhlemann, M., Gendt, G., Montenbruck, O. (2014): Galileo orbit and clock quality of the IGS Multi-GNSS Experiment. J Adv Space Res, Folie 18