GPS antennák modellezése
A GPS geodéziai alkalmazásai során számos olyan műszaki és modellezési problémát kell megoldanunk, amelyek a kézi vevős navigációnál, a méteres pontossági tartományban még elhanyagolhatók. Az egyik legfontosabb és megnyugtatóan csak az utóbbi években megoldott tényező a GPS antennák (mind a műholdak sugárzó, mind a földi műszerek vevőoldali antennái) ún. fáziscentrum változásának (PCV) modellezése.Mint tudjuk, az antennákban a koordináta vonatkoztatási pont nem rögzített, hanem az elektromágneses hullámterjedés törvényeinek megfelelően és a GPS holdak éggömbön elfoglalt helyzetének függvényében akár cm-es nagyságrendben vándorol az antennatesten belül! Korábban ezt a hatást terepi kalibrációs mérések alapján modellezték, ahol a modellt egy kitüntetett antennatípushoz (Dorne Margolin) képest határozták meg. Ez az ún. relatív PCV modellezés azonban több sebből vérzett, mert nem adott közvetlen információt a műholdak antennáiról és a referencia antennatípus tényleges viselkedéséről. Emellett a PCV modell meghatározhatósága, így pontossága a légköri hatások miatt jóval gyengébb volt a horizonthoz közeli tartományban. Ez utóbbi miatt pl. a több ezer km-re lévő állomások ugyanazt a műholdat más horizont fölötti szög alatt észlelték, ami a koordináta meghatározását torzította. Ráadásul, mint később kiderült, a relatív PCV-k esetében a referencia antenna hibás definíciója (zérus PCV) azzal a figyelemreméltó következménnyel járt, mintha a földi méreteket 0.015 ppm ún. méretarány hibával határoztuk volna meg! (1 ppm = 10 km-es távolságon 1 cm hiba)
Az abszolút, tehát önálló, nem egy referencia antennához képest előállított modellel mindezek a hiányosságok kiküszöbölhetők, ami – a mm-es szinten – lényegesen megbízhatóbb helymeghatározást tesz lehetővé. Az abszolút PCV meghatározható ún. „süketszobában”, ahol a holdakat tetszőlegesen változtatható pozíciójú jeladó pótolja, ill. kalibráló robottal, amely a „valódi” GPS műholdak jeleit használja, és az antennát állítja tetszőleges irányú pozícióba.
Az abszolút PCV-k bevezetése 2006 novemberében történt meg. A modellváltás a GPS permanens állomások magassági koordináta idősorában ugrást (átlagosan 15 mm) okozott, emiatt, és az új modellezéstől várt lényegi minőségjavulás miatt elkerülhetetlenné válik a „történelmi”, mintegy 15 évre visszamenő GPS mérések újrafeldolgozása. A globális IGS (International GNSS Service) hálózatban ez folyamatban van, az EPN (Európai Permanens állomáshálózat) adataira a varsói Katonai Műszaki Egyetemen (MUT) a feldolgozás már elkészült. Együttműködés keretében a FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatóriumában a Magyar Űrkutatási Iroda támogatásával elvégeztük az MUT 10 évnyi anyagának idősor analízisét. Az eredmények igazolták a várakozásokat: tisztább, kevésbé zajos, stabilabb koordináta-változásokat mutató idősorokat kaptunk eredményül. Példaként az angliai Herstmonceux (HERS) állomás eredeti és újra feldolgozott idősorát mutatjuk be.
Az új eredmények lehetővé teszik az állomások koordinátáinak, sebességének és pl. az évszakos hatásoknak minden eddiginél pontosabb meghatározását. Az új analízis további figyelemre méltó eredménye, hogy a koordinátákra kapott évszakos változások amplitúdója csökkent, ami jó hír, mert a korábbi vizsgálatok azt jelezték, hogy a geofizikai modellek alapján kisebb amplitúdó volt várható, mint amit a GPS analízis mutat.
A magyar GNSSnet.hu hálózat állomásaira is elkészült az eddigi mérések újrafeldolgozása. Az eredményül kapott idősorok a GNSSnet.hu/szolg.php oldalon megtalálhatók, a pontok leírásával együtt, a térképen az egyes állomásokra kattintva.
Forrás: ŰRVILÁG hírportálKapcsolódó cikkek: