Geodätisches Institut (GIK)

Erweiterung des stochastischen Modells von GPS-Beobachtungen durch Modellierung physikalischer Korrelationen

Neben einem korrekt aufgestellten funktionalen Modell ist ein vollständiges stochastisches Modell im Rahmen der GPS-Auswertung notwendig, um eine zuverlässige Schätzung der unbekannten Parameter sowie realitätsnahe Aussagen über deren Genauigkeiten gewährleisten zu können. Trotz vorhandener Erkenntnisse hinsichtlich räumlicher und zeitlicher Korrelationen von GPS-Messungen wird bisher in vielen Auswerteprogrammen eine skalierte Einheitsmatrix oder eine Diagonalmatrix mit elevations- bzw. von der Signalqualität abhängigen Varianzen zur stochastischen Modellierung von GPS-Beobachtungen verwendet.

Basierend auf Analysen von Residuenzeitreihen der GPS-Phasenmessungen soll im Rahmen des Projekts ein realitätsnahes und praktikables stochastisches Modell unter Berücksichtigung von raum-zeitlichen Korrelationen in drei Schritten realisiert werden: Der erste Schritt befasst sich mit der Verifizierung und Implementierung von ARMA-Modellen (AutoRegressive Moving Average) zur Beschreibung zeitlicher Korrelationen. Im zweiten Schritt soll die Modellierung räumlicher Korrelationen mit Hilfe von empirisch bestimmten Kreuzkorrelationsfunktionen realisiert werden. Als Auswertesoftware steht die Berner GPS-Software Version 5.0 zur Verfügung, wobei Modifikationen der entsprechenden Routinen zur Implementierung der Korrelationsmodelle erforderlich sind. Unter den Aspekten Auswerteverfahren und Modellierungsprinzip umfasst der dritte Schritt die Verifizierung und Validierung des erweiterten stochastischen Modells. Der in diesem Projekt entwickelte, auf GPS-Daten basierende Modellansatz ist auf andere globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) übertragbar.

 

Kooperationspartner:

  • Prof. Dr. Wolfgang Bischoff, Fakultät für Mathematik und Geographie, Katholische Universität Eichstätt-Ingolstadt
  • Dipl.-Ing. Heinrich Derenbach, Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung (LGL), Karlsruhe
  • Prof. Dr. sc. techn. Wolfgang Keller, Geodätisches Institut, Universität Stuttgart
  • Prof. Dr.-Ing. habil. Hansjörg Kutterer, Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG), Frankfurt am Main
  • Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön, Institut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannover