direkt zum Inhalt springen

direkt zum Hauptnavigationsmenü

Sie sind hier

TU Berlin

Inhalt des Dokuments

DEAREST: Entwicklung und Einsatz von GNSS-Fernerkundungsverfahren für die Erdbeobachtung

Projektteam

  • Leiter: Prof. Dr. Dr. h.c. Harald Schuh (TUB, GFZ)
  • Wissenschaftliche Mitarbeiter: Dr. Mahdi Alizadeh (TUB, KNTU), Ankur Kepkar (TUB, GFZ)
  • Außerdem: Prof. Dr. Jens Wickert (TUB, GFZ)
  • Kooperationspartner: Prof. Dr. Lung-Chih Tsai (NCU)

Zusammenfassung

Die Radiookkultations-(RO)-Technik verwendet auf niedrigfliegenden (Low Earth Orbiter, LEO) Satelliten installierte Empfänger, um GPS/GNSS-Signale zu empfangen und Bogenmessungen der Erdatmosphäre und Ionosphäre durchzuführen. Aufgrund des Erfolgs der FormoSat-3/COSMIC- (Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate, FS3/COSMIC) -Mission, bestehend aus sechs Mikro-LEO-Satelliten, hat das gemeinsame US- und taiwanesische RO-Team beschlossen, eine COSMIC-Folgemission (sog. FS7/COSMIC2) voranzubringen. Die GNSS-RO-Nutzlast mit Namen Tri-G GNSS Radio-occultation System (TGRS) wird mehrkanalige GPS-, GLONASS- und Galileo-Satellitensignale empfangen und in der Lage sein, mehr als 10.000 RO-Beobachtungen täglich zu verfolgen, nachdem sowohl schwache als auch starke Bahnneigungs-Konstellationen vollständig abgedeckt worden sind. Man geht davon aus, die dichteren RO-Szintillationsbeobachtungen zu nutzen, um die Struktur der Erdatmosphäre und -ionosphäre genau zu analysieren und zu modellieren. Zusätzlich könnte die spezielle Art von GNSS-Multipfadverzögerungen, die von der Erdoberfläche reflektiert werden, verwendet werden, um Erdoberflächenumgebungsdaten, wie Ozeanhöhen und Seegang, zu erfassen. Die Empfindlichkeit dieser Signalcharakteristika gegenüber Ausbreitungseffekten ist für verschiedene Arten der Umweltfernerkundung geeignet. Dies hat einen Bedarf deutlich gemacht, geeignete Empfänger zu entwerfen und zu entwickeln, die reflektierte und gestreute GPS/GNSS-Signale in Echtzeit erfassen und verarbeiten können, um die Speicherung riesiger Mengen an Rohdaten zu vermeiden. Wir schlagen auch vor, das feldprogrammierbare Gatterfeld (Field Programmable Gate Array, FPGA) auf die GPS/GNSS-Reflektometrieinstrumente anzuwenden, wobei eine hohe Synchronität und ein größtmöglicher Nutzen aus den verfügbaren Hardware-Ressourcen zu erzielen wäre. Mittels Simulink/Matlab kann das FPGA auch komplexe Delay-Doppler-Map- (DDM) -Daten in Echtzeit durch Korrelation der phasengleichen und Quadraturkomponenten der Basisbandsignale berechnen.

Diese Studie wird neue Ziele und Ergebnisse der GNSS-Fernerkundung der Atmosphäre, Ionosphäre, und der Ozeane sowie neue Möglichkeiten für die zukünftige FS7/COSMIC2-Mission aufzeigen. Das Projekt wird am Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik TU Berlin in enger Kooperation mit Wissenschaftlern des GFZ, Potsdam und des GPS Science and Application Research Center (GPSARC) der NCU, Taiwan durchgeführt. Die Ziele des Projekts lassen sich wie folgt zusammenfassen:

(1) Nutzung von GPS/GNSS-RO-Atmosphärendaten und Entwicklung hochentwickelter Algorithmen für die untere Troposphäre und klimatologische Untersuchungen,

(2) Erfassung und Überwachung der sporadischen E(Es)-Schicht, Szintillationen und damit zusammenhängender Effekte einschließlich vertikaler Kopplungen und

(3) Entwicklung eines Echtzeit-FPGA-basierten GPS/GNSS-Reflektometers für Anwendungen im Bereich von Meereshöhen- und Seegangsmessungen.

Publikationen

  • Tsai, L. C., Su, S. Y., Liu, C. H., Schuh, H., Wickert, J., & Alizadeh, M. M. (2018). Global morphology of ionospheric sporadic E layer from the FormoSat-3/COSMIC GPS radio occultation experiment. GPS Solutions22(4), 118.
  • Tsai, L. C., Su, S. Y., & Liu, C. H. (2017). Global morphology of ionospheric F-layer scintillations using FS3/COSMIC GPS radio occultation data. GPS Solutions21(3), 1037-1048.
  • Alizadeh, M. M., Schuh, H., & Schmidt, M. (2015). Ray tracing technique for global 3-D modeling of ionospheric electron density using GNSS measurements. Radio Science50(6), 539-553.
  • Alizadeh, M. M., Wijaya, D. D., Hobiger, T., Weber, R., & Schuh, H. (2013). Ionospheric effects on microwave signals. In Atmospheric effects in space geodesy (pp. 35-71). Springer, Berlin, Heidelberg.
  • Alizadeh, M. M., Schuh, H., Todorova, S., & Schmidt, M. (2011). Global ionosphere maps of VTEC from GNSS, satellite altimetry, and Formosat-3/COSMIC data. Journal of Geodesy85(12), 975-987.
  • Todorova, S., Hobiger, T., & Schuh, H. (2008). Using the global navigation satellite system and satellite altimetry for combined global ionosphere maps. Advances in Space Research42(4), 727-736.
  • Todorova, S., Schuh, H., Hobiger, T., & Hernández-Pajares, M. (2007). Global models of the ionosphere obtained by integration of GNSS and satellite altimetry data. Österreichische Zeitschrift für Vermessung und Geoinformation, 95(2), 80-89

Links

  • Projektbeschreibung von DEAREST in der GEPRIS-Datenbank (Geförderte Projekte Informationssystem) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), DGF GEPRIS DEAREST [1]

------ Links: ------

Zusatzinformationen / Extras

Direktzugang

Schnellnavigation zur Seite über Nummerneingabe

Copyright TU Berlin 2008