第108回日本測地学会講演会@那智勝浦2007.11.7-9
波線追跡計算ツールKARATを用いた測位誤差
シミュレーション -その2-市川隆一、Thomas Hobiger、瀧口博士、
小山泰弘、近藤哲朗情報通信研究機構 鹿島宇宙技術センター
内容•はじめに•KARATによる測位誤差シミュレーション事例(位置、大気、クロックの同時推定)
•要旨結論の訂正•KARATによる補正効果 -予備報告-•まとめ
KARAT
Numerical Weather Model数値(天気)予報
解析領域
lon: 107˚-157˚Elat: 19˚-49˚N
Countries covered: Japan (100%) Korea (100%) Taiwan (100%) China (partly)
メソスケール客観解析データ@気象庁
測位誤差シミュレーション
ZTD
gradient
clock position error
推定条件(PPPを想定)•DATA: KARAT slant delay•ZTD: GMF[Boehm et al., 2006]•gradient: Chen & Herring[1997]•clock: 100ps(~30mm)•position error estimation•period: 2006.7.1-31•Tsukuba, Kashima, Aira, Uchinoura
測位誤差シミュレーションに用いた衛星配置
185 190 195 200 205 210−50
−40
−30
−20
−10
0
10
20
30
40
50
TIME
leng
th (c
m)
East North Vertical ZWD residual Clock
大気の水平勾配を推定しない
Elevation Cut Off: 10°Kashima
大気の水平勾配を推定する
185 190 195 200 205 210−50
−40
−30
−20
−10
0
10
20
30
40
50
TIME(DOY)
leng
th (c
m)
East North Vertical ZTD residual Clock
−50 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 40 500
50
100
150
200
250
300
350
400
Num
ber
residuals(mm)
ZTD difference East North Vertical Clock
大気の水平勾配を推定しない
Elevation Cut Off: 10°Kashima
clock error
−50 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 40 500
50
100
150
200
250
300
350
400
Num
ber
residuals(mm)
ZWD residual East North Vertical Clock
大気の水平勾配を推定する
clock error
−50 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 40 500
50
100
150
200
250
300
350
400
Num
ber
residuals(mm)
ZWD residual East North Vertical Clock
Cut Off: 45°
Elevation Cut Off Test
−10
0
10
ZTD
(mm
)
−10
0
10
EW(m
m)
−10
0
10
NS(
mm
)
−20
0
20
UD
(mm
)
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 650
50
Cloc
k(m
m)
Elevation Cut Off Angle
大気水平勾配を推定しない
−10
0
10
ZTD
(mm
)
−10
0
10
EW(m
m)
−10
0
10
NS(
mm
)
−20
0
20
UD
(mm
)
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 650
50
Cloc
k(m
m)
Elevation Cut Off Angle
大気水平勾配を推定する
KashimaZTD
EW
NS
UD
CLOCK
ZTD
EW
NS
UD
CLOCK
180 185 190 195 200 205 210 2152450
2500
2550
2600
2650
2700
2750ZT
D(m
m)
MANAL GMF PPP
180 185 190 195 200 205 210 215−100
−50
0
50
100
resid
uals(
mm
)
DOY of 2006(UT)
MANAL − GMF MANAL − PPP
Kashima
従来の議論と逆?•低仰角ほどクロック、ZTD、位置の各推定値の分離が良くなるはず?->逆の結果
•一つの可能性•多くの推定:wetとhydrostaticの2つの項に分けてマッピング関数を適用
•KARAT: total slant delayを計算する。bendingもtotal refractive indexで計算
bending angle: total > wet + hydrostatic
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 10 20 30
case 1case 2case 3case 4case 5case 6
Diffe
renc
e (m
)
Elevation Angle (degrees)
a
0
5
10
15
20
0 10 20 30 40 50 60
case 1case 2case 3case 4case 5case 6
Ray
Bend
ing
(min
utes
)
Elevation Angle (degrees)
b
Figure 3
bendingの効果RH(%) Surf. Temp.(°C) RH(%) Surf. Temp.(°C)
case 1 10 15 case 4 10 30case 2 50 15 case 5 50 30case 3 100 15 case 6 100 30
Ichikawa et al.[1995]
KARAT -(wet mf + hydrostatic mf)
= 1~2cm
KARATと従来の大気モデルとの比較
•日本周辺のIGS(International GNSS Service)観測点のデータを用いた測位計算結果で比較
•PPP(IGS final orbit & clockを使用)•period: 2006.3.1 - 2007.2.28•software: GPSTools Ver. 0.63[高須・笠井, 2005]
•(wet mf + hydrostatic mf)でbending angleを計算していることがbiasの原因か?
•半分正しくて半分間違い•正しいこと:atmospheric delay推定において、2項に分けたモデルをおくこと
•間違い:bending angleではない
比較した大気遅延補正法(1)KARAT~生のGPS位相観測データから
KARATで計算した大気遅延量を直接差し引いた
データを生成して解析
(2)GMF + gradient model
(3)GMF only
Receiver Position Horizontal Error : 2006/03/01 00:00:00−2007/02/28 23:55:00
120°E 150°E
30°N
REF: IGS Final
0.02m
BJFS
DAEJ
GMSD
MIZU
MTKA
SHAO
SUWN
TNML
TSKB
TWTF
USUD
YSSK
repeatability-全観測点の平均(2006.3-2007.2)-
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
East North Vertical
KARAT GMF+grad GMF only
まとめ•KARAT slant delayをデータとして、クロック、位置、測位誤差をシミュレーション
•低仰角ほど分離悪い -> mfに起因する系統誤差?
•bending delayの影響か?•KARATを実際のPPPに適用•水平勾配を推定した場合と同程度の寄与謝辞: GPStoolsを提供くださった高須さんに深くお礼申しあげます
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