Rozwój Rozwójserwisów serwisówczasu czasurzeczywistego rzeczywistego opartych opartychootechniki technikisatelitarne satelitarnemulti-gnss Multi-GNSS Jan Kapłon, Tomasz Hadaś, Jarosław Bosy, Kamil Kaźmierski Instytut Geodezji i Geoinformatyki Badania geodynamiczne z wykorzystaniem współczesnych osiągnięć geodezji, Józefosław, 19-20.10. 2015
Ogólny zarys systemu NRT Funkcjonowanie 1. 2. Ogólny zarys systemu NRT Funkcjonowanie Udoskonalony system DD dla E-GVAP Obliczenia w Bernese 5.2 Kampania testowa 3. Serwis PPP czasu rzeczywistego Rozwój oprogramowania RT PPP Kampania testowa 4. Podsumowanie i plany na przyszłość 2/26
Nowyserwis NRT DD Ogólny zarys systemu NRT Funkcjonowanie Strategia obliczeniowa NRT (produkt WUEL) (1) 3/26
Nowyserwis NRT DD Ogólny zarys systemu NRT Funkcjonowanie Strategia obliczeniowa NRT (produkt WUEL) (2) 4/24
Ogólny zarys systemu NRT Funkcjonowanie Opóźnienie danych 5/26
Ogólny zarys systemu NRT Funkcjonowanie Rezultaty otrzymywanego NRT ZTD: WUEL vs IGS Final combined (1) 6/26
Ogólny zarys systemu NRT Funkcjonowanie Rezultaty otrzymywanego NRT ZTD: WUEL vs IGS Final combined (2) 7/26
Obliczenia w Bernese 5.2 Kampania testowa Produkty i modele wykorzystywane w obliczeniach NRT Product/Model DD Solution Reference frame IGb08 (IGb08_R.CRD) Orbits/ERPs IGU Satellite clocks IGU DCBs Antenna models Planetary ephemeris P1C1 (CODE UR) igs08.atx (the newest) DE405 (JPL) Nutation model IAU2000R06.NUT Sub-daily pole movement IERS2010XY.SUB Ocean tide model OT_FES2004.TID Frequency dependence of solid Earth tidal potential TIDE2000.TPO Atmosphere loading parameters S1/S2 IERS2010 Ocean loading parameters FES2004 Satellite health information SAT_YYYY.CRX Ionosphere information CODE 2-day prediction (no UR product currently available) 8/26
Obliczenia w Bernese 5.2 Kampania testowa Bernese 5.2 NRT DD - Schemat obliczeń FINAL PRODUCT ESTIMATION (L3) BNC v2.11 (RTCM3 to RINEX 2.11) + FTP support AMBIGUITY RESOLUTION (L5/L3, QIF, L1L2) DATAFEED (ORB/ERP/ION/DCB file management and setting the BERNESE user variables) PRELIMINARY L3 FLOAT SOLUTION of coordinates and troposphere RUNVICNET.pl (runs the BERNESE 5.2 DD processing scenario) CLOCK SYNCHRONIZATION AND DATA CLEANING (SPP, triple differences and L3 residuals) REFERENCE FRAME CHECK (Helmert 3-parameter transformation) BERNESE GNSS SOFTWARE v. 5.2 BNCSKLCR (import of the newest station log files and preparing of SKL files for BNC software) RE-ESTIMATION (if reference frame changed) STACK OF THE LAST 6 SOLUTIONS (relative constraining applied for ZTDs and gradients) OUTPUT (TRP, TRO SINEX) 9/26
Obliczenia w Bernese 5.2 Kampania testowa NRT DD szczegóły procesu obliczeniowego Parameter Processing type Satellite system considered Observation window Observation cut-off angle Baseline forming strategy Ambiguity resolution strategy Value Post-processing (Double-differenced) GPS only 6 hours 5o OBS-MAX Baseline length dependent: a) < 20km: SIGMA on L1 and L2, b) 20km to 180km: SIGMA L5/L3 (wide-lane/narrow-lane), c) > 180km: QIF (quasi iono-free) Ionosphere handling Baseline length dependent: a) < 20km: Global model (CODE) for L1L2; b) 20km to 180km: Global model (CODE) for L5 and HOI L3; c) 180km to 1000km: Global model (CODE) + stochastic ionosphere parameters estimation (QIF) Troposphere handling Phase observables screening stage: a) A priori model DRY GMF, b) Site specific parameters WET GMF (ZTD spacing: 2h; no constraining), Final solution stage: a) A priori model: DRY GMF, b) Site specific parameters: WET GMF (ZTD spacing: 30min; no constraining; gradient model: CHENHER Chen and Herring (1997), gradient spacing: 6h) Product output: Relative constraining over 1 hour (3mm for ZTD and 0.5 mm for gradients). Reference frame for epoch solution IGS and ARGN IGb08 coordinates and velocities Method of referencing epoch solutions Minimum constraining on all reference station positions. 10/26
Obliczenia w Bernese 5.2 Kampania testowa NRT DD ocena dokładności Porównanie otrzymywanego ZTD z produktami CODE Rapid ostatnich 3 tygodni września 10/26
Obliczenia w Bernese 5.2 Kampania testowa Sieć VICNET Ogółem: 156 stacji Średnia odległość: ~70 km 12/26
Obliczenia w Bernese 5.2 Kampania testowa Ocena dokładności ZTD z sieci VICNET względem IGS final ZTD 10 8 dztd [mm] 6 4 2 0 CEDU HOB2 MOBS PARK STR1 STR2 TID1 MEAN -2-4 Statystyki dla obliczeń w dniach 091 168 2015 13/26
Oprogramowanie RT PPP GNSS-WARP Kampanie testowe Oprogramowanie GNSS-WARP GNSS-WARP Wroclaw Algorithms for Real-time Positioning oryginalne, autorskie oprogramowanie PPP cel: rozwijanie algorytmiki RT-PPP & PPP-RTK implementacja w Matlab (2015a) + Instrument Control Toolbox wykorzystanie BNC jako dekodera RTCM strumieni IGS RTS Wersja GNSS-WARP v2.1m: optymalizacja przetwarzania wielu stacji równocześnie, praca ciągła wydajność: >10 stacji / 1 sekundę / 1CPU 14/26
Oprogramowanie RT PPP GNSS-WARP Kampanie testowe Oprogramowanie GNSS-WARP GNSS-WARP Wroclaw Algorithms for Real-time Positioning Schemat przetwarzania danych dla estymacji ZTD w czasie rzeczywisty 15/26
Oprogramowanie RT PPP GNSS-WARP Kampanie testowe Kampanie testowe Kampania testowa 1: symulowany czas rzeczywisty orbity i zegary RTS IGS03 zapisane w plikach SP3 i CLK dobowe pliki RINEX dla 10 stacji, 1 tydzień, estymacja 0.1Hz porównanie z finalnymi produktami EPN (próbkowanie 1 h) Kampania testowa 2: czas rzeczywisty strumienie RTS IGS03 dekodowane przez BNC 2.11 obserwacje z 10 stacji opracowywane w czasie rzeczywistym porównanie z wynikami NRT z MetOffice (centrum ROBH, 15min) Kampania testowa 3: COST RT Tropo benchmark obliczenia w czasie rzeczywistym dla 33 stacji, 1 tydzień analiza błędów estymacji ZTD dla poszczególnych stacji 16/26
Oprogramowanie RT PPP GNSS-WARP Kampanie testowe Postprocessing z produktami RT - ocena potencjalnych dokładności systemu Dla optymalnego modelowania stochastycznego na poszczególnych stacjach (2mm/h do 5mm/h w zależności od stacji), uzyskano rezultaty: błąd systematyczny: -4 mm to +7 mm (porównanie DD i PPP?) odchylenie standardowe: 7 mm do 12 mm. 17/26
Oprogramowanie RT PPP GNSS-WARP Kampanie testowe Czas rzeczywisty (1) - wyniki Stacja WROC, 13-14.06.2015, dostępność danych: 86% śr. odch. stand.: 1.1mm, bł. systematyczny: +1.5mm, StdDev rezyduów: 15.7mm 18/26
Oprogramowanie RT PPP GNSS-WARP Kampanie testowe Czas rzeczywisty (2) - wyniki Stacja WTZR, 13-14.06.2015, dostępność danych: 97% śr. odch. stand.: 1.1mm, bł. systematyczny: -1.0mm, StdDev rezyduów: 15.5mm 19/26
Oprogramowanie RT PPP GNSS-WARP Kampanie testowe Czas rzeczywisty (3) problemy w opracowaniu danych Station BUCU Station NICO Station ZIM2 1) Dostępność serwisu IGS RTS: błędy w IGS03/RTCMEPH (np. niezgodność IOD) problemy w odbiorze strumieni przez BNC (Ntrip 2 zastąpiono v1) długie przerwy w dostępności serwisu (re-inicjalizacja rozwiązania) 2) Błędy w opracowaniu danych: różnice w wynikach real-time i finalnych (w szczególności przy szybkich zmianach wartości ZTD) błędy systematyczne w rozwiązaniach (DD vs. PPP) 20/26
Oprogramowanie RT PPP GNSS-WARP Kampanie testowe COST RT Tropo benchmark - konfiguracja Real-time ZTD: 29 stacje z interwałem 5 sekund: stacje wybrane do COST RT TROPO benchmark kilka polskich stacji EPN Wyniki z 1 tygodnia obliczeń: 68% mztd < 0.0036 m 95% mztd < 0.0148 m 99% mztd < 0.0241 m dostępność danych: 88.6% 21/26
Oprogramowanie RT PPP GNSS-WARP Kampanie testowe COST RT Tropo benchmark błędy estymowanych ZTD (1) Odchylenia standardowe estymowanych RT ZTD, 29.08.2015, 29 stacji 22/26
Oprogramowanie RT PPP GNSS-WARP Kampanie testowe COST RT Tropo benchmark błędy estymowanych ZTD (2) 23/26
Oprogramowanie RT PPP GNSS-WARP Kampanie testowe Opracowanie RT Leica SmartNet stan aktualny 24/26
Podsumowanie 1. Rozwój systemu NRT ZTD: Redukcja opóźnienia do 5 minut (z 20 minut) Zwiększenie interwału obliczeniowego do 15 minut (z 1 godziny) Wykorzystanie danych GLONASS (obecnie tylko GPS) Rozwój techniki PPP Opracowanie optymalnej strategii wyznaczania ZTD oraz gradientów w celu uzyskania spójności z numerycznymi modelami prognozy pogody Estymacja skośnego opóźnienia troposferycznego w NRT 2. Rozwój GNSS-WARP: Uzupełnienie polskiej sieci stacji oraz dołączenie dodatkowych stacji IGS Wysyłanie danych do benchmarku COST Porównanie otrzymywanych wartości ZTD z produktami referencyjnymi Wykorzystanie pełnej konstelacji GNSS Estymacja Gradientów i skośnego opóźnienia troposferycznego 25/25
Dziękuję Dziękujęza zauwagę! uwagę! Jan Kapłon, Tomasz Hadaś, Jarosław Bosy, Kamil Kaźmierski Instytut Geodezji i Geoinformatyki