Geodesia Espacial. Observaciones de Fase

Geodesia Espacial 2Q 2011/12

Geodèsia Espacial 2Q 2011/121

4. OBSERVACIONES DE FASE

Carles Gràcia Gómez ([email protected])Dep. Enginyeria del Terreny, Cartogràfica i Geofísica

Universitat Politècnica de Catalunya

Geodesia Espacial


4. OBSERVACIONS DE FASE

4.1. Diferencial de faseObtenció de les portadoresSalts de cicleCorrelació

4.2. Equacions d'observacióDiferències simplesDiferències doblesDiferències triples

4.3. Resolució d'ambigüitatsEstimació mínimo-quadràticaAmbiguity search

4.4. Precisió dels resultatsSolucions fixesSolucions flotants

4.5. Combinació d'observablesIono-freeWidelaneNarrowlane



Observaciones de Fase de las Portadoras

Receptor capaz de demodular las señalesCorrelación de la señal demodulada con la generada por el receptorSeguimiento “íntegro” de la señalResolución de las ambigüedades


Obtención de las ondas portadoras

Seguimiento continuoCuenta DopplerRegistro de épocas en intervalos predeterminadosSaltos de ciclos (Cycle slips)



Ventaja de las portadoras

Resolución milimétrica en la determinaciónde distancias satélite/receptor

Observable básico en aplicaciones topográficas y geodésicas, junto con la metodología diferencial


Tratamiento diferencial de los observables

Tratamiento de observaciones simultáneas de más de un receptorAplicable a observaciones de código y de fasePosicionamiento relativo: Determinar el vector que une dos receptores



Tratamiento diferencial de las fases

Máxima expresión de las técnicas GPSPrecisiones milimétricasObservables:– L1– L2– Combinaciones lineales de L1 y L2


Técnicas diferenciales de fase

Diferenciación de datos de observación silmultáneos de dos receptoresModelado de la fase de la portadoraSimples diferenciasDobles diferenciasTriples diferencias



Modelado de la fase

Ntrcftt

tfttt

tcrtt

crttttt

ttcr

RRRS

RSR

RRRS

RSR

RT

RRTS

RSR

TR

+−⋅−=

∆⋅+=∆+

−−=

−=−=

−=

)(/)()(

)()(

)()/()(

/)()()(

)(

φφφ

φφ

φφφ

φφφ


Simples diferencias

RECEPTOR A RECEPTOR B

SATELITE Nº 6SATELITE Nº 18



Simples diferencias

[ ] [ ]

[ ] [ ] 6BA,BA

6B

6A

6BA,

6B

6ABA

6B

6A

6B

6A

6BB

6B

66B

6AA

6A

66A

)()()()()(

)()()()()()(

)()()()(

)()()()(

Ntttrtrcft

NNtttrtrcftt

Nttrcftt

Nttrcftt

KKKKK

KKKKKK

KKKK

KKKK

+−−−−=

−+−−−−=−

+−⋅−=

+−⋅−=

φφφ

φφφφ

φφφ

φφφ


Simples diferencias

Un satélite (6) respecto dos receptores (A y B)– Se anula el error de reloj del satélite

Dos satétites respecto un receptor– Se anula el error de reloj del receptor



Dobles diferencias

RECEPTOR B

SATELITE Nº 6SATELITE Nº 18

RECEPTOR A


Dobles diferencias

[ ] [ ][ ] [ ]

[ ]

[ ] 6,18BA,

18B

18A

6B

6A

6,18BA,

18BA,

6BA,

18B

18A

6B

6A

18BA,

6BA,

18BA,BA

18B

18A

18BA,

6BA,BA

6B

6A

6BA,

)(

)(

)()()()()()(

)()()()()(

)()()()()(

Nrrrrcft

NN

trtrtrtrcftt

Ntttrtrcft

Ntttrtrcft

K

KKKKKK

KKKKK

KKKKK

+−−−−=

−+

−−−−=−

+−−−−=

+−−−−=

φ

φφ

φφφ

φφφ



Dobles diferencias

Se anulan los errores de reloj de satélites y receptores simultáneamente

Técnica más precisa y más utilizadaNecesidad de resolver las ambigüedadesErrores residuales

)( 18B

6B

18A

6A

6,18BA, NNNNN +−−=


Dobles diferencias

Combinaciones de dobles diferencias linealmente independientes

máx. (n-1)(s-1) combinaciones Modelado de los otros errores

6,20BA,

6,18BA,

18,20BA, φφφ −=



Triples diferencias

RECEPTOR B

SATELITE Nº 6 SATELITE Nº 18

RECEPTOR A

C

CC


Triples diferencias

)()(),( 118,6BA,2

18,6BA,12

18,6BA, tttt φφφ −=

La ambigüedad se anulaEcuación sencilla para preproceso:– Aproximación para algoritmo de DD– Detección de cycle slips



Resolución de ambigüedades

Estimación por mínimos cuadrados de los valores reales para las ambigüedades en las DDPor aproximación a numeros enteros, reproceso de la solución DD con los valores fijos enterosValidación de los valores adoptadosSoluciones “fijas” (fixed) o “flotantes” (float)


Solución libre de ionosfera(iono-free)

9837.1)(

5457.2)(

0

)()( ion) no()()(/)()(

22

21212

22

21

211

12211

2211

2211

−=−−=

=−=

=+=+

+=++−⋅−=

ffff

fff

fffff

LLftINtrcftt RRR

SR

SR

α

α

αααα

φαφαφφφφ



Solución libre de ionosfera(iono-free)

2211

21121 )()()/()()()(NNtrcftt RRR

SR

SR

ααφααφααφ++

+−−+=

Se pierde la naturaleza entera de las ambigüedadesSolución libre de ionosfera


Determinación de ambigüedades

Estimación de las ambigüedades por minimos cuadrados y posterior validación mediante tests

Ambiguity search, proceso de búsqueda de la solución en un volumen determinado



Estimación minimo-cuadráticaVectores cortos (10-15 km) y observaciones medias (1h)– Fácil identificación– Utilizable con L1– Convergencia de la solución flotante– Necesidad de variación de la geometría de la

constelaciónSoluciones con L0 (Wide-lane)

Períodos de observación según distancia


Ambiguity search

Resolución para cada épocaBúsqueda arbitraria en un volumen– mediante mallas

Búsqueda condicionada en un volumen– mediante precálculos– mediante transformaciones para obtener mayor

decorrelación entre ambigüedades (LAMBDA)



Ambiguity search (arbitrario)

Search cube (1 m)Búsqueda inicial en malla de 2-3 cmBúsqueda final para soluciones milimétricasMétodo robusto pero lento


Ambiguity search (condicionado)

Precálculo de unas ambigüedades posibles con los 4 satélites de mejor PDOPBúsqueda en un grupo de candidatos predefinidoMenos robusto pero más rápido



Precisiones de las soluciones “flotantes” (float)

Dependiente del tiempo de observación, la distancia y los observables:– L1 (<10-15 km)

10-30 cm en observaciones de 30 min-1h (<10 km)1-2 cm en observaciones de 4-5 h

– L1+L2 (cientos de km)1-2 cm en observaciones de 4-5 h


Precisiones de las soluciones “fijas” (fixed)

Dependiente del tiempo de observación, la distancia y los observables:– L1 (<10-15 km)

1-2 cm en observaciones de 30 min

– L1+L21-2 cm en observaciones de 10 nin (<5-10 km)1-2 cm en observaciones de 4-5 h ( cientos de km)



Aspectos importantes de la precisión

Bajo determinadas circunstancias de medición y cálculo se consiguen precisiones milimétricas.

Problema de la fiabilidad o repetibilidad (reliability) de las soluciones– Mejor una solución float que una fixed equivocada– Mucho cuidado con las estadísticas de precisión de

resultados en los programas de procesado


Combinación de observables

Observables:L1L2L3 o iono-freeL1-L2 o wide-laneL1+L2 o narrow-laneCOMBINACIONES DE FASE Y CÓDIGO

Geodesia Espacial. Observaciones de Fase

Documents

Transcript of Geodesia Espacial. Observaciones de Fase