Keller, W.

Weigelt, Matthias

Open Repository and Bibliography - Luxembourg

Numerische Aspekte bei der Berechnung von GRACE Schwerefeldern mit Hilfe des Ansatzes der differentiellenGravimetrieMatthias Weigelt, Wolfgang KellerGeodätisches Institut der Universität Stuttgart[weigelt,keller]@gis.uni-stuttgart.deUntersuchungen zur K-Band range-acceleration:Zusammenfassung:• Vergleich der gelieferten range-acceleration mit einer aus der range-rate durch numerische Differentiation abgeleiteten range-acceleration Das Poster behandelt verschiedene Aspekte der GRACE Prozessierungmittels des Ansatzes der differentiellen Gravimetrie (auch relativerBeschleunigungsansatz genannt). Bei dem Ansatz müssen die hoch-(Taylor-Differentiator mit Ordnung 3)• Deutlich geringeres Rauschen in den residuale Beschleunigungen entlang des Orbits im Fall der numerischen Differentiationpräzisen K-Band Messungen mit den weniger genauen GPS-Messungenkombiniert werden. Zunächst muss dafür der Orbit verdichtet werden.Anschließend wird gezeigt, dass die gelieferten range-accelerationzusätzliches Rauschen induziert. Die Messgröße kann aber mit Hilfe einereinfachen numerischen Differentiation ersetzt werden. Die verbleibendenRestfehler können mit einer Filterung weiter reduziert werden. DieFilterung ist aber nicht trivial und momentan noch suboptimal.Geometrie des GRACE-Systems:Filterung:• Filterung der Störsignale außerhalb des Messbandes notwendig• Bandpassfilterung mit Butterworth IIR Filter (Ordnung 23)• Momentan suboptimale Filterung, da das residuale Signal zu stark Ansatz:nach Rummel et al. (1978)    verändert wirdRelativgeschwindigkeit entlang line-of-sight:Zeitliche Ableitung:Relative Beschleunigung entlang der line-of-sight unter Berücksichtigung allerbekannten gravitativen und nicht-gravitativen Kräfte:2 ‖ ˙ ‖2 ∑(∇V2 −∇V1)Te12 = ρ¨+ρ˙ρ−X12ρ−igT e12Orbitverdichtung:Ansatz verlangt die Kombination von GPS-Messungen und K-Band Messung.Ergebnisse:Da das Sampling der GPS-Positionen (60s) sich vom Sampling der K-Band-Messung (5s) unterscheidet, ist eine Orbitverdichtung notwendig. Herkömm-Kalman-Orbitverdichtung mit numerischer Differentiation liefert bestes Ergebnis. Es bleibt aber hinter der Monatslösung des GFZs zurück. Mö-liche Interpolationsverfahren haben aber keine ausreichende Genauigkeit.Daher sind Alternativen notwendig, die weitestgehend auf einer Orbitinte-gration beruhen.gliche Ursachen sind der suboptimale Filter und eine ungenaue Orbit-information trotz der Orbitverbesserung.Schießverfahren:• Fixierung von Anfangs- und Prinzip :Endposition eines Bogenstücks• Verbesserung der Anfangsge-Stützstellenschwindigkeit mittels eines nicht-linearen Lösers (Levenberg-Marquart Algorithmus) Interpolierte Werte• Vorteil: einfache Umsetzung, wenige Iterationsschritte• Nachteil: Fortpflanzung von Fehlernin Anfangs- und EndpositionKalman-Filterung:• Prädiktion mittels OrbitintegrationPrädiktion mittels Orbitintegration• Update mit Messungen aus GPS-Positionen und K-Bandxk xk+1Schlussfolgerung und Ausblick:• Verwendung von range und range-rate als Zwang an ZustandsvektorUpdate:  K-Band: 5sK-Band + GPS: 60s• Gelieferte range-acceleration induziert zusätzliches Rauschen. Ersetzung der range-acceleration durch eine numerisch abgeleitete range-acceleration liefert besseres Ergebnis.• Vorteil: keine Iteration notwendig, Relativposition und -geschwindigkeitidentisch mit range und range-rate • Kalman-Orbitverdichtung liefert besseres Ergebnis als Schießverfahren.• Optimierung der Filterung ist notwendig.• Frage einer ausreichenden Orbitbestimmung für diesen Ansatz bleibt • Nachteil: kein Zwang an Absolutposi-tionierung,  daher evtl. zusätzliches Quellenangabe:offen.Rauschen induziert. • Rummel R., Ch. Reigber, K.H. Ilk, The use of satellite-to-satellite tracking for gravity recovery, 1978

Numerische Aspekte bei der Berechnung von GRACE Schwerefeldern mit Hilfe des Ansatzes der differentiellen Gravimetrie

http://orbilu.uni.lu/bitstream/10993/14379/1/Weigelt2010c.pdf

Numerische Aspekte bei der Berechnung von GRACE Schwerefeldern mit Hilfe des Ansatzes der differentiellen Gravimetrie

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Open Repository and Bibliography - Luxembourg