Datenauswertung

Datenvorverarbeitung

Ziele der Preprocessings ist:

Detektieren und Markieren von Fehlmessungen (Outliers)
- Fehlerhafte Einzelmessungen, treten zumeist bei den Code-Messungen auf
Detektieren und Korrigieren von Cycle Slips (Phasensprünge)
- Entstehen, wenn der Empfänger das Signal verliert und nun um ein ganzzahligen Wert von Cycles verschoben ist.
  - Abschatten des GNSS-Signals durch Häuser, etc.
  - Schlechtes CN0, z.B. wegen schlechter Antennen, MP, etc.
  - Sehr schnell bewegte GNSS-Antenne
  - Hardware-Probleme, Stromunterbruch, etc.
- In der Beobachtungsgleichung muss dann ein neuen Ambiquity-Term aufgesetzt werden.
- In der Doppeldifferenz erkennt man ein Cycle-Slip als einen Sprung in den Messungen, alle Phasenbeobachtungen ab der Epoche müssen um eine ganze Anzahl Zyklen korrigiert werden.
- In den Triple-Differenzen sieht man ein Cycle-Slip nur noch als Fehlmessung ("Spike")
- Hauptschwierigkeiten:
  - Zero-Differenzen: Eine Änderung von 1 ns (30 cm) zwischen den Uhren ist von einem Cycle-Slip nicht zu unterscheiden.
  - Doppeldifferenzen: Die ionosphärische Refraktion bleibt das Hauptproblem
  - Dreifachdifferenzen: Heikel für die Erkennung von Cycle-Slips ist das erhöhte Messrauschen

Auswertestrategien

Absolut vs Relativ

Fehlerquelle	Auswirkung (Absolut)	Auswirkung (Relativ)
Satellitenbahnen (Broadcast)	3 - 5 m	0.1 - 0.2 ppm
Satellitenbahnen (IGS Precise)	3 - 10 cm	1 - 3 ppb
Satellitenuhr (SA on)	5 - 100 m	—
Satellitenuhren (Broadcast)	3 - 5 m	—
Satellitenuhren (IGS Precise)	5 - 20 cm	—
Satellitenantennenoffsets (keine Korrektur)	1 - 2 m	0 - 10 cm
Ionosphäre (L1-Beob., keine Korrektur)	1 - 100 m	0.08 - 8 ppm
Troposphäre (mit Standardmodell)	5 - 40 cm	1 - 100 cm
Empfänger-Antennenphasenzentrum (keine Korr.)	1 - 10 cm	1 - 10 cm
Multipath (Code)	1 - 10 m	2 - 20 m
Multipath (Phase)	1 - 5 cm	2 - 10 cm
Rauschen (Code)	10 - 100 cm	20 - 200 cm
Rauschen (Phase)	0.2 - 5 mm	0.6 - 10 mm

User Equivalent Range Error (UERE)

Standardabweichung $σ_{r}$ über alle Fehlerquellen: $U E R E = \sqrt{U R E^{2} + U E E^{2}}$
User Range Error (URE): Satellitenuhr, Bahnfehler, Verzögerungen im Satelliten
User Equipement Error (UEE): Troposhäre, Ionosphäre, MP, Rauschen, Verzögerungen im Empfänger
Mass für die Genauigkeit der Entfernungsmessung pro Satellit-Empfänger-Paar

Dilution of Precision: DOP

Mass für die Beobachtungsgeometrie
Je besser die Satelliten am Himmel verteilt sind, desto kleiner sind die DOPs und desto besser können die gesuchten Parameter bestimmt werden.

Resultierender GNSS Positionsfehler: $σ = σ_{r} \cdot D O P$

DOP Type	Formula	Standard Deviation ( $σ$ )
Geometrischer DOP (GDOP)	$GDOP = \sqrt{q_{x x} + q_{y y} + q_{z z} + q_{t t}}$	$σ_{G} = σ_{r} \cdot GDOP$
DOP der Position (PDOP)	$PDOP = \sqrt{q_{x x} + q_{y y} + q_{z z}}$	$σ_{P} = σ_{r} \cdot PDOP$
Horizontaler DOP (HDOP)	$HDOP = \sqrt{q_{n n} + q_{e e}}$	$σ_{H} = σ_{r} \cdot HDOP$
Vertikaler DOP (VDOP)	$VDOP = \sqrt{q_{u u}}$	$σ_{V} = σ_{r} \cdot VDOP$
Zeit DOP (TDOP)	$TDOP = \sqrt{q_{t t}}$	$σ_{T} = σ_{r} \cdot TDOP$

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Integrity (Zuverlässigkeit)

Die Fähigkeit des Systems, dem Nutzer möglichst rasch mitzuteilen ob das GNSS zuverlässig ist. Vor allem in der Luftfahrt gibt es hohe Anforderungen an die Integrity, z.B. im Landeanflug.

Ein wenig die Zuverlässigkeit zu erhöher ist die Verwendung von Zusatzservices wie EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service)

Repeatability (Wiederholbarkeit)

Gibt an, mit welcher Genauigkeit absolute oder relative Positionen mit GNSS bei unabhängigen Messungen auf demselben Punkt reproduziert werden können.

Genauigkeitsanforderungen

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