Hael Sumaya
Lambert Wanninger
Fakultät Umweltwissenschaften Fachrichtung Geowissenschaften, Geodätisches Institut
Geodätische Woche, Stuttgart, 15.-17.09.2015
Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die
Einfrequenz-PPP-Lösung
Geodätische Woche 15.-17.09.2015
Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die Einfrequenz-PPP-Lösung
2
• Einfrequenz-PPP-24h-Lösung: Ionosphärenfreie Kombination aus Code- und Phasenbeobachtungen
𝐺𝑖 = + Φ𝑖
2
• Systematische Fehler bei dieser PPP-Lösung wegen Code-Variationen !?
• Code-Variationen abhängig von:
Frequenzen, L1, L2 …
Azimut, Elevation des Satelliten
Modell der Antenne, Satellitenantenne sowie Empfangsantenne
• Ziel:
- Modellierung der elevationsabhängigen Code-Variationen von GPS-Satellitenantennen und einigen Empfangsantennen
- Untersuchung ihrer Einflüsse auf PPP-Lösung
Motivation
𝑃𝑖
Geodätische Woche 15.-17.09.2015
Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die Einfrequenz-PPP-Lösung
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• 𝑀𝑃𝑖 : Linearkombination zwischen Einfrequenz-Codemessung und Zweifrequenz- Phasenmessung
𝑀𝑃𝑖 = 𝐶𝑖 + 𝑚𝑖𝑗𝑘 − 1 ∗ 𝜆𝑗 ∗ 𝜑𝑗 − 𝑚𝑖𝑗𝑘 ∗ 𝜆𝑘 ∗ 𝜑𝑘 − B
Wobei 𝑚𝑖𝑗𝑘 =𝜆𝑖
2+𝜆𝑗2
𝜆𝑗2+𝜆𝑘
2
gibt mehr Info als Code-Mehrwegeeinflüsse, unter Voraussetzungen:
Auswahl der Stationen mit niedrigen Mehrwegeeinflüssen RMS(𝑀𝑃i)!
Korrigieren der Phasenmessungen an Empfangsantenne auf L1, L2
Korrigieren der Phasenmessungen an Satellitenantenne auf L1, L2
Trennung der Korrekturen für ionosphärenfreie Linearkombination in IGS-Antex Datei
Code Mehrwege Beobachtungen 𝑀𝑃𝑖
Geodätische Woche 15.-17.09.2015
Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die Einfrequenz-PPP-Lösung
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• Beobachtungsdaten
IGS-, NGS- und australische Referenzstationen
GPS-Woche 1830, Jahr 2015
Berücksichtigung der weltweiten Verteilung (Nadirwinkel 0 14 )
4 Empfangsantennentypen (Dorne Margolin)
Nadirabhängige Code-Variationen an GPS-Satellitenantenne auf L1 (C/A) und L2 (P2)
Satellitenantennen
0 2 4 6 8 10 12 14-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
Nadirwinkel am Satelliten °
Co
de-V
ari
ati
on
en
au
f d
er
ion
osp
häri
sch
efr
eie
n
Lin
eark
om
bin
ati
on
L0 (
mm
)
BLOCK IIF
G01
G03
G06
G09
G24
G25
G27
G30
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Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die Einfrequenz-PPP-Lösung
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Satellitenantennen
0 2 4 6 8 10 12 14-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
Nadirwinkel am Satelliten °
Co
de-V
ari
ati
on
en
au
f d
er
ion
osp
häri
sch
efr
eie
n
Lin
eark
om
bin
ati
on
L0 (
mm
)
BLOCK IIR-A
G11
G13
G14
G16
G18
G20
G21
0 2 4 6 8 10 12 14-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
Nadirwinkel am Satelliten °
Co
de-V
ari
ati
on
en
au
f d
er
ion
osp
häri
sch
efr
eie
n
Lin
eark
om
bin
ati
on
L0 (
mm
)
BLOCK IIR-M
G05
G07
G12
G15
G17
G29
G31
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Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die Einfrequenz-PPP-Lösung
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• Beobachtungsdaten
Mindestens 10 Referenzstationen für jede Antenne
GPS-Woche 1830, Jahr 2015
Korrigieren der Code-Variationen der GPS-Satelliten
Untersuchung elf verschiedener Empfangsantennen
Elevationsabhängige Code-Variationen auf L1 und L2
Empfangsantennen
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-300
-200
-100
0
100
200
300
Zenitswinkel an Empfangsantenne °
Code-V
ariationen a
uf
der
Fre
quenz L
2 (
mm
)
ASH700936D-M
LEIAT504GG
TPSCR
TRM29659
TRM55971
AOAD
JAV-RINGANT
LEIAR25-R4
TRM59800
LEIAR25-R3
TRM57971
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-300
-200
-100
0
100
200
300
Zenitswinkel an Empfangsantenne °
Code-V
ariationen a
uf
der
Fre
quenz L
1 (
mm
)
ASH700936D-M
LEIAT504GG
TPSCR
TRM29659
TRM55971
AOAD
JAV-RINGANT
LEIAR25-R4
TRM59800
LEIAR25-R3
TRM57971
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Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die Einfrequenz-PPP-Lösung
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• Deutliche Unterschiede zwischen LEIAR25.R3 und LEIAR25.R4, obwohl beide Antennen gleiche Gestalt haben.
Empfangsantennen
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-300
-200
-100
0
100
200
300
Zenitswinkel an Empfangsantenne °
Co
de-V
ari
ati
on
en
au
f d
er
Fre
qu
en
z L
1 (
mm
)
LEIAR25-R4
LEIAR25-R3
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-300
-200
-100
0
100
200
300
Zenitswinkel an Empfangsantenne °
Co
de-V
ari
ati
on
en
au
f d
er
Fre
qu
en
z L
2 (
mm
)
LEIAR25-R4
LEIAR25-R3
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Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die Einfrequenz-PPP-Lösung
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Ergebnisse der PPP-24h-Lösung auf L1
-0,25
-0,15
-0,05
0,05
0,15
0,25
Ab
we
ich
un
gen
zu
Zw
eif
req
ue
nz-
PP
P-
24
h-L
ösu
ng
(m)
Mittelwert verschiedener Stationen -/+ std
Einfrequenz-PPP-Lösung auf L1, ohne Code-Korrektur Einfrequenz-PPP-Lösung auf L1, mit Code-Korrektur
Geodätische Woche 15.-17.09.2015
Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die Einfrequenz-PPP-Lösung
9
Ergebnisse der PPP-24h-Lösung auf L2
-0,25
-0,15
-0,05
0,05
0,15
0,25
Ab
we
ich
un
gen
zu
Zw
eif
req
ue
nz-
PP
P-
Lösu
ng
24
Stu
nd
en
Mittelwert verschiedener Stationen -/+ std
PPP-Lösung auf L2, ohne Code-Korrektur PPP-Lösung auf L2, mit Code-Korrektur
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Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die Einfrequenz-PPP-Lösung
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• Code-Variationen an GPS-Sendeantennen
sehr unterschiedliche Variationen bei Block IIR
ähnliche Variationen bei Block IIF
• Code-Variationen an Empfangsantenne
beachtlicher Unterschied zwischen LEIAR25.R3 und R4 auf L1
Größere Variationen an LEIAR25.R3 und JAV_RINGANT_G3T
• Deutliche Verbesserungen bei Einfrequenz-PPP-24h-Lösung
Abweichungen zu Zweifrequenz-PPP-Lösung kleiner als 2 cm
Zusammenfassung
Geodätische Woche 15.-17.09.2015
Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die Einfrequenz-PPP-Lösung
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Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Hael Sumaya
Geodätisches Institut
Technische Universität Dresden http://tu-dresden.de/gi/gg/
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Einfluss von Code-Variationen und –Mehrwege auf die Einfrequenz-PPP-Lösung
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• Wanninger, L. und Beer, S. (2014): BeiDou satellite-induced code pseudorange variations: diagnosis and therapy. GPS Solut DOI 10.1007/s10291-014-0423-3.
• Haines, B., Bertiger, W., Desai, S., Harvey, N., Sibois, A. und Weiss, J. (2014): Terrestrial Reference Frame from GPS: New Perspectives from Low-Earth Orbit. IGS Workshop, Pasadena, USA.
• Haines, B., Bertiger, W., Desai, S., Harvey, N., Sibois, A. und Weiss, J. (2014): Characterizing the GPS Satellite Antenna Phase- and Group-Delay Variations Using Data from Low-Earth Orbiters: Latest Results. IGS Workshop, Olsztyn, Poland.
• Wübbena, G., Schmitz, M. und Propp, M. (2008): Antenna Group Delay Calibration with the Geo++ Robot Extension to Code Observable. IGS Analysis Workshop, 2-6 June 2008, Miami Beach, Florida, USA.
Literatur