APLIKACYJNE WYKORZYSTANIE SIECI STACJI REFERENCYJNYCH GNSS

Transkrypt

1 APLIKACYJNE WYKORZYSTANIE SIECI STACJI REFERENCYJNYCH GNSS Jarosław Bosy, Paweł Wielgosz, Witold Rohm, Jacek Paziewski, Jan Kapłon, Anna Krypiak-Gregorczyk Katarzyna Stępniak, Tomasz Hadaś, Karina Wilgan, Jan Sierny, Marta Krukowska, Paweł Hordyniec Seminarium Realizacja Osnów Geodezyjnych a Problemy Geodynamiki, Grybów, września 2014

2 Participants The GNSS & Meteorology group of the Wroclaw University of Environmental and Life Sciences (WUELS) Jarosław Bosy, Witold Rohm, Jan Kapłon, Tomasz Hadaś, Karina Wilgan, Jan Sierny, Paweł Hordyniec Advanced Methods for Satellite Positioning Laboratory of the University of Warmia and Mazury in Olsztyn (UWM) Paweł Wielgosz, Jacek Paziewski, Anna Krypiak-Gregorczyk, Katarzyna Stępniak, Marta Krukowska

3 Aktualne zadania badawcze Integracja danych z różnych systemów GNSS Wykorzystanie nowych cywilnych sygnałów GPS oraz serwisów IGS-RTS Analizy dokładności modeli centrów fazowych anten GNSS Modelowanie jonosfery Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

4 Integracja danych z różnych systemów GNSS Badania nad Inter System Bias (ISB) Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

5 UWM - Eksperyment I Ścisła integracja obserwacji z systemów GPS i Galileo wymaga uwzględnienia różnic w: systemach czasu; układach odniesienia; międzysystemowych opóźnieniach sprzętowych odbiornika - inter-system bias ISB. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

6 UWM - Eksperyment I Badane: wielkość ISB, stabilność w trakcie sesji oraz długookresowa stabilność Dane obserwacyjne: Data: r. 1:20-7:00 UTC oraz r. 15:00-21:00 UTC; Odbiorniki GNSS : Javad Alpha (2x), Javad Sigma, Leica GR25; ZERO-baseline; Śledzone Galileo IOV : E11, E12 w 2013 oraz E11, E12, E19 w 2014; Częstotliwość : L1/E1; Rozwiązanie z pojedynczej epoki obserwacyjnej; Orbity: IGS, TUM. Javad Alpha #1 Javad Alpha #2 Javad Sigma Leica GR25 Schemat podłączenia odbiorników GNSS Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

7 UWM - Eksperyment I Statystyki wyznaczeń fazowych i kodowych międzysystemowych GPS-Galileo opóźnień sprzętowych odbiorników dla częstotliwości L1/E1 Odbiorniki Javad ALPHA#1 Javad ALPHA#2 Javad ALPHA#1 Javad SIGMA Javad ALPHA#1 Leica GR25 Javad ALPHA#2 Leica GR25 Javad ALPHA#2 Javad SIGMA Javad SIGMA Leica GR25 Rok ISB dla obserwacji fazowych [cycle] średnia odchylenie standardowe ISB dla obserwacji kodowych [m] średnia odchylenie standardowe Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

8 phase ISB [cycle] pseudorange ISB [m] phase ISB [cycle] pseudorange ISB [m] Gal. elevation [deg] UWM - Eksperyment I Javad Alpha#1- Javad Alpha#2 mean phase ISB = cycle std phase ISB =0.003 cycle :00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 UTC mean pseudorange ISB = m std pseudorange ISB = 0.34 m -6 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 UTC PRN E11 PRN E12 PRN E Javad Sigma - Leica GR25 mean phase ISB = cycle std phase ISB =0.009 cycle mean pseudorange ISB = m std pseudorange ISB = 0.35 m :00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 UTC :00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 UTC ISB dla analizowanych par odbiorników Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

9 UWM - Eksperyment II Badane: wpływ metody uwzględnienia ISB na wiarygodność rozwiązania nieoznaczoności Dwie metody zostały poddane analizie: 1. Uwzględnienie dodatkowych parametrów w wyrównaniu obserwacji dla fazowych i kodowych ISB (estymacja). 2. Korekcja obserwacji poprzez wprowadzenie znanych - wyznaczonych wcześniej fazowych i kodowych opóźnień sprzętowych. Analizowane parametry jakości rozwiązania nieoznaczoności: Time-to-Fix (TF); Ambiguity Resolution Success Rate (AS); Ambiguity Validation Failure Rate (AF); Udział sesji prawidłowo rozwiązanych w pierwszej epoce(1epf). Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

10 UWM - Eksperyment II Dane obserwacyjne: Stacje permanentne UNB; Data: r. 4:00-9:00 GPST; Częstotliwość: L1/E1; Algorytm rozwiązania nieoznaczoności: LAMBDA; Walidacja rozwiązania nieoznaczoności: W-ratio; Długość wektora: 19 m; Odbiornik referencyjny: Trimble; Rover: Javad, Septentrio Anteny: TRM (Septentrio, JAVAD), TRM (Trimble); Pozycjonowanie względne na podstawie 5-minutowych sesji obserwacyjnych z 30-sekundowym interwałem. 19m Septentrio POLARX-S Javad DELTA Trimble NETR9 Schemat podłączenia odbiorników GNSS Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

11 UWM - Eksperyment II Statystyki rozwiązań pozycji Wektor Strategia obliczeniowa 1epF [%] TF # ep. AS [%] AF [%] Trimble - Javad Trimble - Septentrio Estymacja Korekcja Estymacja Korekcja W każdym przypadku wprowadzenie znanych wartości ISB daje lepsze rezultaty niż estymacja dodatkowego parametru. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

12 UWM - Eksperyment I i II: wnioski Wartości sprzętowych opóźnień międzysystemowych GPS-Galileo są stabilne zarówno czasie sesji obserwacyjnej jak również wykazują dużą powtarzalność pomiędzy eksperymentami przeprowadzonymi z interwałem ok 1,5 roku. Wykorzystanie odbiorników tego samego typu skutkuje brakiem występowania ISB. Przy wykorzystaniu odbiorników różnych producentów wpływ ISB jest istotny i nie może zostać pominięty. Wprowadzenie znanych wartości ISB w modelu pozycjonowania daje lepsze rezultaty niż estymacja ISB jako dodatkowego parametru. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

13 Wykorzystanie nowych cywilnych sygnałów GPS oraz serwisu IGS - RTS Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

14 Nowe sygnały GPS Wybrane właściwości nowych sygnałów GPS L2C 13 satelitów operacyjnych (na 25 czerwiec 2014r.) pełna operacyjność planowana na 2018 r. nadawany w paśmie ogólnym RNSS (Radio Navigation Satellite Services) modulacja sygnału za pomocą techniki BPSK (Bi-Phase Shift Key) większa moc w stosunku do sygnału kodowego nadawanego na L1, co poprawi odbiór sygnału w trudnych warunkach obserwacyjnych (pod drzewami, wewnątrz pomieszczeń) pozwala na tworzenie kombinacji liniowych z sygnałem kodowy nadawanym na L1 (C1) pozwala na szybsza akwizycję sygnału L5 6 satelitów operacyjnych (na 25 czerwiec 2014r.) pełna operacyjność planowana na 2021 r. nadawany w paśmie chronionym ARNS (Aeronautical Radio Navigation Services) modulacja sygnału za pomocą techniki BPSK (Bi-Phase Shift Key) większa moc sygnału niż sygnału kodowego nadawanego na L1 i sygnału L2C, co jeszcze bardziej poprawi odbiór sygnału w trudnych warunkach obserwacyjnych (pod drzewami oraz wewnątrz pomieszczeń) pozwala na tworzenie kombinacji liniowych z sygnałami C1 i L2C większa odporność na zakłócenia przewidziany jako sygnał do zastosowań cywilnych, m.in. safety-of-life Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

15 Wstępne badania Opracowanie danych testowych: stacja testowa: POTS (Poczdam); długość sesji: 23h; interwał: 180s; stan jonosfery: spokojna, Kp 4+; użyty sygnał: C1; eliminacja refrakcji jonosferycznej: bez eliminowania wpływu jonosfery; użycie modelu CODE predicted (IONO); zastosowanie międzyczęstotliwościowych opóźnień sprzętowych (DCB) wyznaczonych dla satelitów: bez użycia opóźnień sprzętowych; z użyciem opóźnień sprzętowych (DCB); orbity: orbita nawigacyjnej (NAV); orbita precyzyjnej (SP3). Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

16 dn [m] dn [m] dn [m] dn [m] dn [m] dn [m] Wyniki wstępnych badań C1 + NAV C1 + NAV + DCB C1P1 C1 + NAV + DCB C1P1 + IONO 66.52% < 1m de [m] % < 1m de [m] de [m] C1 + SP3 C1 + SP3 + DCB C1P1/P1P2 C1 + SP3 + DCB C1P1/P1P2 + IONO % < 1m % < 1m de [m] % < 1m de [m] % < 1m de [m] Odchyłki współrzędnych poziomych otrzymane przy użyciu różnych wariantów obliczeń Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

17 Wnioski Prawidłowo zastosowana orbita precyzyjna znacząco poprawia dokładność rozwiązania pozycji. Wpływ na dokładność rozwiązania ma także użycie do obliczeń modeli opóźnienia jonosferycznego. Przy optymalnym wariancie obliczeń, dla sygnału C1 w ponad 97% przypadków otrzymano odchyłkę od pozycji referencyjnej (dla współrzędnych poziomych) mniejszą niż 1m. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

18 Badania dokładności modeli centrów fazowych anten GNSS Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

19 Metoda pomiaru Antena referencyjna Antena 1 Antena 2 Antena 3 Antena referencyjna 3x24h 3x24h 3x24h 3x24h 3x24h Schemat pomiaru Baza kalibracyjna o długości 24 m Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

20 dn [mm] du [mm] dn [mm] du [mm] Centra fazowe Badanie dokładności modeli centrów fazowych anten GPS z uwzględnieniem rodzaju kalibracji ASH700936F C SNOW S/N ASH700936F C SNOW S/N de [mm] session no Odchyłki współrzędnych NEU otrzymane na podstawie pomiarów anteną referencyjną ASH700936F_C SNOW (kalibracje IGS) ASH A NONE No 1 ASH A NONE No Model IGS Model NGS de [mm] nr sesji Odchyłki współrzędnych NEU otrzymane na podstawie pomiarów anteną ASH A IGS NGS Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

21 Centra fazowe Antenna S/N origin Type 1 ASH701945E_M SNOW 4004 AOAD/M_T 263 LEIAX1202GG ASH700228D 2160 LEIAX1202GG rot. 180º ASH700228D JAV_GRANT-G3T 460 TRMR8_GNSS TRMR8_GNSS TRMR8_GNSS NoA/ NoC 2 Azi 3 All values are given in [mm] dn de du STD N STD E STD U IGS R 1/6 y NGS R 1/6 n IGS R 2/62 y NGS R 2/62 n IGS R 14/28 y NGS R 14/28 n IGS R 4/21 y NGS R 4/21 n IGS R 14/28 y NGS R 14/28 n IGS R 4/21 y NGS R 4/21 n IGS R 5/10 y NGS R 5/10 n IGS R 5/10 y NGS R 5/10 n IGS R 5/10 y NGS R 5/10 n IGS R 5/10 y NGS R 5/10 n Calibration type: R robot Geo++ GmbH; CN Field NGS, converted from relative NGS antenna calibrations; 2 NoA/NoC: Number of Calibrated Antennas / Number of Individual Calibrations; 3 Azi: (y) AZImuth dependent phase pattern values available; (n) not available; 4 x data not available. Wyniki testów polowych 1/3 Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

22 Centra fazowe Antenna S/N origin Type 1 NoA/ NoC 2 Azi 3 All values are given in [mm] dn de du STD N STD E STD U ASH IGS x x 4 x x x x x x x NGS CN 3/x n TPSHIPER_PLUS IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n TPSHIPER_PLUS IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n JAV_GRANT-G3T rot. 180º 460 IGS R 5/10 y NGS R 5/10 n ASH700228D 1508 IGS R 4/21 y NGS R 4/21 n TPSHIPER_PLUS IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n ASH A 8055 IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n ASH A 5668 IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n ASH A 8286 IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n ASH A 8285 IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n ASH A 5679 IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n ASH A 8059 IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n Calibration type: R robot Geo++ GmbH; CN Field NGS, converted from relative NGS antenna calibrations; 2 NoA/NoC: Number of Calibrated Antennas / Number of Individual Calibrations; 3 Azi: (y) AZImuth dependent phase pattern values available; (n) not available; 4 x data not available. Wyniki testów polowych 2/3 Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

23 Centra fazowe Wyniki testów polowych 3/3 Antenna S/N origin Type 1 NoA/ All values are given in [mm] Azi NoC 2 dn de du STD N STD E STD U ASH A rot. 180º 5679 IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n ASH700718B IGS R 8/22 y NGS R 8/22 n ASH A 1 IGS CN 2/x n NGS CN 2/x n ASH A 2 IGS CN 2/x n NGS CN 2/x n AERAT2775_ IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n AERAT2775_ IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n JNSMARANT_GGD 1791 IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n JNSMARANT_GGD 1 IGS CN 3/x n NGS CN 3/x n JAV_TRIUMPH IGS x x x x x x x x x NGS CN 3/x n AERAT1675_ IGS x x x x x x x x x NGS CN 3/x n Calibration type: R robot Geo++ GmbH; CN Field NGS, converted from relative NGS antenna calibrations; 2 NoA/NoC: Number of Calibrated Antennas / Number of Individual Calibrations; 3 Azi: (y) AZImuth dependent phase pattern values available; (n) not available; 4 x data not available. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

24 Wnioski Przeprowadzone pierwsze testy potwierdziły występowanie problemu dokładności modeli PCV wykorzystywanych w precyzyjnych pomiarach satelitarnych. Dokładność modeli centrów fazowych anten GNSS przeliczanych z kalibracji absolutnych jest często niezadowalająca. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

25 Modelowanie jonosfery Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

26 Modelowanie jonosfery Strona www serwisu monitorowania jonosfery nad Polską Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

27 Modelowanie jonosfery Włączenie danych ze stacji zagranicznych LATPOS + LITPOS ASG-EUPOS + EPN ASG-EUPOS + EPN + LITPOS + LATPOS 60 N 60 N 50 N 50 N 40 N 40 N 0 10 E 20 E 30 E 40 E 0 10 E 20 E 30 E 40 E Porównanie rozmieszczenia stacji ASG-EUPO, EPN, LITPOS i LATPOS Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

28 Modelowanie jonosfery Błąd kolokacji najmniejszych kwadratów wynikający z estymowanego błędu a priori i rozmieszczenia danych Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

29 Wnioski Włączenie dodatkowych obserwacji ze stacji LATPOS i LITPOS poprawia kompletność i dokładność map jonosfery. Planowane jest włączenie danych konstelacji GLONASS i Galielo oraz rozszerzenie modelu na obszar Europy. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Instytut Geodezji

30 Główne zadania badawcze 1. System estymacji TD z obserwacji GNSS model IGGHZ-G; 2. System estymacji TD z naziemnych obserwacji meteorologicznych model IGGHZ-M; 3. Integracja modeli troposfery uzyskanych z danych GNSS i meteorologicznych z Numerycznymi Modelami Prognozy Pogody; 4. Doskonalenia metod pozycjonowania satelitarnego GNSS w czasie rzeczywistym GNSS-WARP - autorskie oprogramowanie PPP;

31 System estymacji TD z obserwacji GNSS model IGGHZ-G

32 Model IGGHZ-G - System estymacji ZTD z obserwacji GNSS

33 Model stanu atmosfery w IGiG E-GVAP: EUMETNET EIG GNSS Water VApor Programme IGiG udostępnia dane ZTD dla ~120 stacji od kwietnia 2012.

34 E-GVAP - The EUMETNET EIG GNSS water vapour programme

35 Zewnętrzna weryfikacja ZTD i poprawa systemu (ZTD) 10 mm ~ (IWV) 1-2 kg/m 2 Bosy J., Kapłon J., Rohm W., Sierny J., Wilgan K., Hadaś T, Kroszczyński K. (2013): Zintegrowany model troposfery z obserwacji GNSS i meteorologicznych. Konferencja Sekcji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych Polskiej Akademii Nauk "Satelitarne metody wyznaczania pozycji we współczesnej geodezji i nawigacji", Kraków,

36 Zewnętrzna weryfikacja ZTD i poprawa systemu Okno 1-no godzinne Okno 12-to godzinne Porównanie do: EPN combined WAT Rapid EPN combined WAT Rapid Okres obserwacji ( ) Przesunięcie (bias) Odchylenie standardowe Statystyka porównania rozwiązań ZTD NRT IGGHZG oraz WAT Rapid. Prostokąt oznacza odchylenie standardowe ZTD, linia przerywana zakres uzyskanych wartości Bosy J., Kapłon J., Rohm W., Sierny J., Wilgan K., Hadaś T, Kroszczyński K. (2013): Zintegrowany model troposfery z obserwacji GNSS i meteorologicznych. Konferencja Sekcji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych Polskiej Akademii Nauk "Satelitarne metody wyznaczania pozycji we współczesnej geodezji i nawigacji", Kraków,

37 Model IGGHZ-G - Ocena dokładności

38 Model IGGHZ-G - Ocena dokładności

39 Model IGGHZ-G - Porównanie IWV z modelami COAMPS i HIRLAM

40 Model IGGHZ-G

41 System estymacji TD z naziemnych obserwacji meteorologicznych model IGGHZ-M

42 Model IGGHZ-M

43 Model IGGHZ-M

44 Rozkład 2D + T zawartości pary wodnej (IWV) POTS DRES LDB2 SASS GWWL REDZ BOR1 WROC BYDG LODZ LAMA BOGO BOGI JOZ2 JOZE SWKI BPDL WARN CLIB -2 KATO GOPE KRA1-3 KRAW CPAR WTZR USDL CFRM [kg/m2] POTS DRES LDB2 SASS GWWL REDZ BOR1 WROC BYDG LAMA SWKI BOGO BOGI JOZ2 LODZ JOZE BPDL WARN CLIB -2 KATO GOPE KRAW KRA1-3 CPAR WTZR USDL -4 CFRM [kg/m2] Visualization of 2D IWV distribution over Poland

45 Integracja modeli troposfery uzyskanych z danych GNSS i meteorologicznych z Numerycznymi Modelami Prognozy Pogody

46 Zintegrowany model stanu atmosfery w IGiG

47 Zintegrowany model stanu atmosfery w IGiG

48 Modele atmosfery - RMSE dla ciśnienia i temperatury

49 Błędy ZHD na stacjach ASG-EUPOS

50 ZTD (IGGHZ-G vs COAMPS)

51 ZTD (IGGHZ-G vs RS)

52 Radiosondaż minus GNSS-RO Zakres Refrakcyjność Ciśnienie Temperatura No obs. 0-30km 0:04 (3:94) 1:11 (2:56) 0:12 (3:59) 646

53 Radiosondaż kryterium przestrzenne i czasowe

54 e, RH, T, p (AWS vs COAMPS)

55 e, T, p, ZTD (RS vs COAMPS)

56 Błędy PW na stacjach ASG-EUPOS

57 Zintegrowany model stanu atmosfery w IGiG

58 Tomografia (1): obserwacje syntetyczne SWD 10 6 N Obserwacje Niewiadome w d Macierz planu Rohm W., Bosy J. Local tomography troposphere model over mountains area Atmospheric Research, Vol. 93 No. 4, 2009, pp

59 Tomografia (1): obserwacje syntetyczne Rohm W., Bosy J. Local tomography troposphere model over mountains area Atmospheric Research, Vol. 93 No. 4, 2009, pp

60 Tomografia (2): pierwsza implementacja SWD 10 6 Macierz planu Rozwiązanie satysfakcjonujące dla pierwszej implementacji N w s Dopasowanie równań ograniczających zmienność refrakcyjności w zależności od wysokości Rohm W., Bosy J. The verification of GNSS tropospheric tomography model in a mountainous area Advances in Space Research, Vol. 47 No. 10, 2011, pp

61 Tomografia (2): pierwsza implementacja (sf) Usuwanie wpływu troposfery poza modelem tomograficznym Rohm W., Bosy J. The verification of GNSS tropospheric tomography model in a mountainous area Advances in Space Research, Vol. 47 No. 10, 2011, pp

62 Tomografia (2): pierwsza implementacja Rohm W., Bosy J. The verification of GNSS tropospheric tomography model in a mountainous area Advances in Space Research, Vol. 47 No. 10, 2011, pp

63 Tomografia (3): model NRT Dodanie do układu obserwacyjnego modelu zewnętrznego (zielony kolor) Implementacja filtru Kalmana Bosy J., Kapłon J., Rohm W., Sierny J., Hadaś T. Near real-time estimation of water vapour in the troposphere using ground GNSS and the meteorological data Annales Geophysicae, Vol. 30 No., Göttingen, Germany 2012, pp

64 Tomografia (3): model NRT Dodanie do układu obserwacyjnego modelu zewnętrznego (zielony kolor) Implementacja filtru Kalmana Zakres działania rozszerzony na obszar Polski Bosy J., Kapłon J., Rohm W., Sierny J., Hadaś T. Near real-time estimation of water vapour in the troposphere using ground GNSS and the meteorological data Annales Geophysicae, Vol. 30 No., Göttingen, Germany 2012, pp

65 Tomografia (3): model NRT Redukcja szumów pomiarowych konieczna duża czułość na błędy przypadkowe i systematyczne w obserwacjach Bosy J., Kapłon J., Rohm W., Sierny J., Hadaś T. Near real-time estimation of water vapour in the troposphere using ground GNSS and the meteorological data Annales Geophysicae, Vol. 30 No., Göttingen, Germany 2012, pp

66 Tomografia (4): RKF SWD N wapriori A A apriori inner A A outer apriori_ outer Nw v No w Model funkcjonalny Jakość bez tomografii równań z ograniczających obserwacji syntetycznych 1mm/km Dolna część troposfery do Model wysokości stochastyczny 1.5km szumu procesu problematyczna ze względu T T R 1 Kna Pmałą k ( ) Ailość k ( A przecięć kpk ( ) Ak Rk ) sygnałów R diag ( p,..., p R k p p i Implementacja dla potrzeb SPACE RMIT w Australii P k ( ) k Pk 1 q ( ) t e T 2 m, i 1 e h, i 1 for c p pi r i 1 m) c ri p c for ri p 2 l, o o Zysk Kalmana (K) wyznaczony iteracyjnie ze względu na szum obserwacji q T k Q Jakość tomografii z obserwacji Q diag ( q1, i qm, iq1, o... ql, o) rzeczywistych ~6 mm/km Rohm W., Zhang K., Bosy, J. Limited constraint, robust Kalman filtering for GNSS troposphere tomography Atmospheric Measurement Techniques, Vol. 7 No. 5, 2014, pp k

67 Doskonalenia metod pozycjonowania satelitarnego GNSS w czasie rzeczywistym: GNSS-WARP - autorskie oprogramowanie PPP

68 GNSS-WARP - autorskie oprogramowanie PPP PPP Czas rzeczywisty Troposfera GNSS-WARP (Wroclaw Algorithms for Real-time Positioning) Funkcjonalność autorskie oprogramowanie z oryginalnymi algorytmami; zaimplementowany od podstaw w środowisku Matlab; przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym (0.1Hz) i postprocessingu; aplikacja i synchronizacja poprawek SSR z IGS RTS gotowość na Multi-GNSS (aktualnie GPS i GLONASS) empiryczne i zewnętrzne modele opóźnienia troposferycznego i funkcje mapujące wizualizacja wyników i wartości parametrów (także w czasie rzeczywistym)

69 GNSS-WARP aplikacje (1) Pozycjonowanie kinematyczne czasu rzeczywistego z produktami IGS RTS Szeregi czasowe rezyduów i błędów dla GPS (strumień IGS02) i GPS+GLONASS (strumień IGS03), stacja WROC, DOY 114, 2014 inicjalizację rozwiązania: 1h dla GPS i 15min dla GPS+GLO dokładność: 3cm dla N,E, 12cm dla U

70 Strategia standardowa Z modelem regionalnym GNSS-WARP aplikacje (2) Aplikacja regionalnego modelu troposfery do kinematycznego pozycjonowania real-time Wyniki rozwiązania kinematycznego GPS bez (po lewej) i z (po prawej) wykorzystaniem modelu NRT-ZTD, stacja WROC, DOY 116, 2014 mniejsze rezydua (<15cm) i estymowany błąd dla składowej wysokościowej szybsze zbieganie rozwiązania (bez stosowania technik wyznaczania nieoznaczoności)

71 GNSS-WARP aplikacje (3) Estymacja opóźnienia troposferycznego w czasie rzeczywistym ZTD czasu rzeczywistego (zielony) i jego błąd (niebieski) w porównaniu do EPN ZTD final (czerwone), stacja WROC, DOY , 2014 Interwał: 10s Rezydua: μ=-2.5, σ=11.2 Średni błąd estymacji: 9mm

72 Projekty badawcze 1. NCN PRELUDIUM: Doskonalenie metod precyzyjnego pozycjonowania satelitarnego GNSS w czasie rzeczywistym, (Tomasz Hadaś, UPWr), ; 2. E-GVAP - The EUMETNET EIG GNSS water vapour programme, (Jan Kapłon UPWr) operacyjnie od 2013 roku; 3. COST ES1206: Advanced Global Navigation Satellite Systems tropospheric products for monitoring severe weather events and climate (GNSS4SWEC) (Jarosław Bosy UPWR, Karolina Szafranek WAT, Paweł Wielgosz UWM), ; 4. ESA Contract: Precise Ionospheric Modelling for Improved GNSS Positioning in Poland (Paweł Wielgosz UWM, Jarosław Bosy UPWr, Manuel Hernandez Pajares UPC) ; 5. NCN SONATA: Opracowanie metodologii asymilacji naziemnych obserwacji GNSS w celu poprawy jakości numerycznych prognoz pogody (Witold Rohm, UPWr,. UWr), ; 6. NCN PRELUDIUM: Ocena wpływu wykorzystania zaawansowanych metod modelowania opóźnienia troposferycznego sygnałów GNSS na estymowane parametry troposfery oraz realizację systemu ETRS89 przez stacje ASG-EUPOS, (Katarzyna Stępniak, UWM), ; 7. NCN OPUS: Nowe metody precyzyjnego modelowania jonosfery oparte na opracowaniu absolutnych obserwacji fazowych sygnałów GNSS oraz pomiarów okultacyjnych. (Paweł Wielgosz, UWM), ; 8. ESA Contract: Higher Order Ionospheric modelling campaigns for precise GNSS applications - HORION (Macin Puciłowski Leica, Jarosław Bosy UPWr, Paweł Wielgosz UWM, Manuel Hernandez Pajares UPC) ;

73 Podsumowanie 1. System stacji referencyjnych GNSS stanowi obecnie podstawę do budowy aplikacji działających w czasie rzeczywistym w różnych obszarach; 2. Jakość NWP jest niewystarczająca na potrzeby precyzyjnego pozycjonowania, ale rozdzielczość modelu jest na tyle wysoka, że warto go poprawiać. 3. Pozycjonowanie GNSS metodą względną i absolutną (PPP) daje obecnie większą stabilność rozwiązania przy wykorzystaniu zewnętrznych modeli jonosfery i troposfery. 4. Aktualnie prowadzone badania związane są z tworzeniem aplikacji Multi-GNSS i działających w czasie rzeczywistym, co wiąże się większymi wymaganiami stawianymi systemom stacji referencyjnych GNSS.

74 Dziękujemy za uwagę Jarosław Bosy Paweł Wielgosz