Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Real-time challenges of an
Australian National Positioning Infrastructure
S. Melachroinos1, T. Li2,1, T. Papanikolaou2,1, and J. Dawson1
1Geoscience Australia | Geodesy Section | GSM Group | CSEM Division 2Centre for Research and Cooperation in Spatial Information (CRSI)
IGS 2016, Sydney, AUS
2
Overview
Improved Governance
Ground Infrastructure Development
GNSS Analysis
Capability Data & Service
Delivery
à Australian NPI Strategic Planning Framework http://www.industry.gov.au/INDUSTRY/IndustrySectors/SPACE/Pages/default.aspx
This talk
3
Australia’s NPI : GPS to multi-GNSS
GPS(32)+Glonass(24)+Galileo(26)+BeiDou(29)+IRNSS(7)+QZSS(4)+SBAS(13)
Future GNSS Satellites (mask angle 30 degrees)
4
(Type of service based on RTCM definition 021-2015-SC104-879)
PPP/SSR-DQ2 IN : ORB+CLK OUT : PPP client with float ambiguity
PPP-RTK/SSR-CSx
IN : ORB+CLK + USDs + atm. corr.
OUT : PPP client with
instantaneous AR
PPP-RTK services & products
PPP-AR/SSR-CQx
IN : ORB+CLK + USDs OUT: PPP client with ambiguity fixing and long convergence
5 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
PPP vs PPP-RTK
Wübbena et al. ION 2005 Ionosphere-free PPP-AR methods Fractional Cycle Bias – FCB - (Geng et al. 2010; Geng et al. 2012) IRC (Integer Receover Clock) - Mercier and Laurichesse (2007), Laurichesse and Mercier (2007) DSC (Decoupled Satellite Clock) - Collins et al. (2008) PPP-AR methods (w ionosphere) Common Clock (CC) - Teunissen and Khodabandeh (2015) Distinct Clock (DC) - de Jonge (1998), Odijk (2002) and in Teunissen et al. (2010)
6
Pre-defined outputs of the following CRCSI positioning programs:
“High Accuracy Real-time Positioning Utilising the Japanese Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) Augmentation System” [RMIT]
“Multi-GNSS PPP-RTK Network Processing” [CUT]
“Ionosphere modelling for PPP-RTK” [BoM]
“Precise BDS SRP and Attitude modelling for real-time PPP-RTK” [GA]
The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
Coordination of CRCSI research outcomes
3
99Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
MultiͲfrequency�estimable�parameters:
Size�of�rankͲdeficiency�(UD,�SingleͲEpoch,�MultiͲFrequency):
Similar�interpretation�as�theirdualͲfrequency�counterparts
In�contrast�to�the�dualͲfrequency�scenario,�biased�code�hardware�delays,on�the�third�frequency�and�beyond,�get�
estimable�
BUT
1010Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
ShortͲdistance
1. BetweenͲstation�spatial�information�
Ionospheric�pseudoͲobservations
ZeroͲmean�residuals,�i.e. with�the�variance�of�
¾ IonosphereͲfixed scenario�
¾ IonosphereͲfloat scenario�
Two�extreme cases:
1111Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
¾ GF�satellite�code�hardware delays�remain�nullified,�thus�being�inestimable as�before�
¾ GF�receiver�code�hardware delays�(excluding�those�of�the�reference�station)�cannot�be�nullified�any�more,�thus�getting�estimable!
BUT
1212Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
The�estimability of�the�receiverͲspecific (plus�ionospheric)�parameters�would�change
IonosphereͲFloat�Scenario
IonosphereͲWeighted�Scenario
7 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
PPP-RTK transmission by LEX
3
99Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
MultiͲfrequency�estimable�parameters:
Size�of�rankͲdeficiency�(UD,�SingleͲEpoch,�MultiͲFrequency):
Similar�interpretation�as�theirdualͲfrequency�counterparts
In�contrast�to�the�dualͲfrequency�scenario,�biased�code�hardware�delays,on�the�third�frequency�and�beyond,�get�
estimable�
BUT
1010Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
ShortͲdistance
1. BetweenͲstation�spatial�information�
Ionospheric�pseudoͲobservations
ZeroͲmean�residuals,�i.e. with�the�variance�of�
¾ IonosphereͲfixed scenario�
¾ IonosphereͲfloat scenario�
Two�extreme cases:
1111Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
¾ GF�satellite�code�hardware delays�remain�nullified,�thus�being�inestimable as�before�
¾ GF�receiver�code�hardware delays�(excluding�those�of�the�reference�station)�cannot�be�nullified�any�more,�thus�getting�estimable!
BUT
1212Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
The�estimability of�the�receiverͲspecific (plus�ionospheric)�parameters�would�change
IonosphereͲFloat�Scenario
IonosphereͲWeighted�Scenario
future CLAS on L6 ?
8 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
Compact PPP-RTK corrections
RTCM SC104 meeting Sep 2015 Rui Hirokawa
9 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
PPP-RTK corrections from a network in a Common Clocks v.1 (CC-R) S-system
Correc&ons in PPP-‐mode
Recovering the integerness of the user
ambigui&es
Es&mable biased satellite clocks
Es&mable biased satellite phase biases
Applicable to mul&-‐frequency mode
only
Es&mable biased satellite code biases
Biased slant ionospheric delays
Speeding up the user IAR
Odijk et al. 2015 JoG , CRCSI patent
3
99Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
MultiͲfrequency�estimable�parameters:
Size�of�rankͲdeficiency�(UD,�SingleͲEpoch,�MultiͲFrequency):
Similar�interpretation�as�theirdualͲfrequency�counterparts
In�contrast�to�the�dualͲfrequency�scenario,�biased�code�hardware�delays,on�the�third�frequency�and�beyond,�get�
estimable�
BUT
1010Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
ShortͲdistance
1. BetweenͲstation�spatial�information�
Ionospheric�pseudoͲobservations
ZeroͲmean�residuals,�i.e. with�the�variance�of�
¾ IonosphereͲfixed scenario�
¾ IonosphereͲfloat scenario�
Two�extreme cases:
1111Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
¾ GF�satellite�code�hardware delays�remain�nullified,�thus�being�inestimable as�before�
¾ GF�receiver�code�hardware delays�(excluding�those�of�the�reference�station)�cannot�be�nullified�any�more,�thus�getting�estimable!
BUT
1212Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
The�estimability of�the�receiverͲspecific (plus�ionospheric)�parameters�would�change
IonosphereͲFloat�Scenario
IonosphereͲWeighted�Scenario
Condition (1st epoch)
All n stations see all m satellites – Not valid for global networks
10 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
Multi-GNSS Inter System biases
Mul&-‐GNSS setup:
USER
Mul)-‐GNSS user corrected observa)on model: (ISB-‐corrected)
Ques&on: What would happen if network-‐derived es&mable ISB correc>ons are a-‐priori available?
J Mul&-‐constella&on can be treated as one single-‐constella&on
More redundancy, beQer precision and integrity, higher IAR success-‐rates
Odijk et al. 2012, Odolinski et al. 2015
3
99Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
MultiͲfrequency�estimable�parameters:
Size�of�rankͲdeficiency�(UD,�SingleͲEpoch,�MultiͲFrequency):
Similar�interpretation�as�theirdualͲfrequency�counterparts
In�contrast�to�the�dualͲfrequency�scenario,�biased�code�hardware�delays,on�the�third�frequency�and�beyond,�get�
estimable�
BUT
1010Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
ShortͲdistance
1. BetweenͲstation�spatial�information�
Ionospheric�pseudoͲobservations
ZeroͲmean�residuals,�i.e. with�the�variance�of�
¾ IonosphereͲfixed scenario�
¾ IonosphereͲfloat scenario�
Two�extreme cases:
1111Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
¾ GF�satellite�code�hardware delays�remain�nullified,�thus�being�inestimable as�before�
¾ GF�receiver�code�hardware delays�(excluding�those�of�the�reference�station)�cannot�be�nullified�any�more,�thus�getting�estimable!
BUT
1212Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
The�estimability of�the�receiverͲspecific (plus�ionospheric)�parameters�would�change
IonosphereͲFloat�Scenario
IonosphereͲWeighted�Scenario
11 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
BDS Inter system biases
3
99Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
MultiͲfrequency�estimable�parameters:
Size�of�rankͲdeficiency�(UD,�SingleͲEpoch,�MultiͲFrequency):
Similar�interpretation�as�theirdualͲfrequency�counterparts
In�contrast�to�the�dualͲfrequency�scenario,�biased�code�hardware�delays,on�the�third�frequency�and�beyond,�get�
estimable�
BUT
1010Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
ShortͲdistance
1. BetweenͲstation�spatial�information�
Ionospheric�pseudoͲobservations
ZeroͲmean�residuals,�i.e. with�the�variance�of�
¾ IonosphereͲfixed scenario�
¾ IonosphereͲfloat scenario�
Two�extreme cases:
1111Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
¾ GF�satellite�code�hardware delays�remain�nullified,�thus�being�inestimable as�before�
¾ GF�receiver�code�hardware delays�(excluding�those�of�the�reference�station)�cannot�be�nullified�any�more,�thus�getting�estimable!
BUT
1212Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
The�estimability of�the�receiverͲspecific (plus�ionospheric)�parameters�would�change
IonosphereͲFloat�Scenario
IonosphereͲWeighted�Scenario
�
�
�
�.�� ��-/) �� ��"�������������!����������������������������������������4!�����������3���������������������������������� ��� 5656$� "��� ������� ������������� ������� ��� ���� .������� �������/��������� ������� ��/���� !������ �78�.���� %������� �������� ��� &������ '��(������������ ���������� ������� �'(���� ������� ���� �������� ������������� ���� )���*�� +�����,����� ���������� ������� �+,���� ��� ���� 2���� !������� ��������� ���������� ��������2!����$� 9����� �������� ����� '(������ ���� �������� ���������� ��� ��� ����� ��� �$�$��0������� ���� ��$� �56:;�$�!���� ����� �������� �!"#������������ �������� ���������������������������������������������� ��������������������$�$����(��������$��56:;���1�������$��56:;�� ��� 8����� �� ��� ��$� �56:;<� 56:=�<� 56:>��� ���� ������ ��� ������� ���������� ��� ��8����� �� ��� ��$� �56:=�<� 56:>��� ���� ���� ��������$���� ������ ������ ��������� ��� ��� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������$�.������ ������ �������� ���� ������ ������� ����� ��&���� ���.���������� ������� �������� �������� ���� �,�����������������������������$�"������������������������������������������ �������������������!"#��������������(�������� �,��������������������� ���������������������������������������������������/������.��������$��"������������� �����'(��������������+,����.�����5?��56:;������������������������������/�����.��������� ������������������������������:6@����������������������������������9������:$� "��� ������������ ������ ���� �� �������� ��� �� �������� �� (����� �� � ,�������9��������A��56:>������������������������������������9������:$�"���/������������������ �������� �>��������������%�����8����� ��%8���>� 2��������������������8����� �2��8�����=�0������ %����� 8����� �0%8�� '(�� ������������ ;� �������� 2�8����� B��������� �28B�� 0%8����������������:�1�������������%����������8������1%8��+,������������$�"���(��������������� ����� ��� ���� ��� ���� � �� ��� ����������� ���� ���� ���� ��� ���������� ��� /������� ������ ;��%8��������������������������>�2��84+,��������������;���������0%8�����������$�"����������������������!"#������������������������������������3������������������������������(��������������������/����� ����������������������������������� �����/�$��
��������������
9������:C�'(��������������+,������������� �������������������/������.����������.�����5?��56:;�������������(�������� �,�������9��������A��56:>����(����������������� ������������������������������9����8����������&���������� �98&��0%8������������ �������� ��������� ���� ������ ������������ ������� �3������� ��� ��� ��������� ����������������������������������56:>�������$�$��/���������56:>��$�.���3���2��8�'(���������������������������������������0�����;6��56:>�������$�$��/��������56:>�������������������'(������������ ������':������������������������7:47:��/�4+,������%:�����������������$�.������ �������� ��������� ����� �����'(������������ �������������������� �������������$�"���
�
�
�
����� ���� 2�'�������� ������� ��� ���� 2�'����3��� ������� ���� ��������� ��� ����� ����� �������������$������ ����� ���� 2�'��������������� �������������� ���� ������� �������� ����� ���� ������� ��� ������ ������� ������ ������������� ����� ���� ������ +,��� ���������� ��� ���� ������������� ��� ���������� ���� ��� ��� ��������� ��� ��������� ���� 2�'��$� ����� ���� ������ ��� �/������������������������������������������������������������������������� �����(������56:>�� ���������������/������56:;�������9������=�� �����������9������>������!��������%:N7:N7:��������N+,��N�/��!"#��������������������(��������������$�"������������������� ����������� ���������� ��� ���� %:N7:� �������N�/�� !"#������� ������ ������ �� /����� ��� ���� ���9������>$��
�����'�������������!����/�����
�����'�������������!����(�����
9������>C�9��������������������������������!������ �������������������������� ��������� ���:6�;>@$�"�����������������!�������� ���������������.�����5?�;6��56:;�����/������#������9��������A�M��56:>�����(������/���
�"��� 7:� �/������ �!�� �� 9������ >� ���� ������� ������� ���� ���� �������� ������ �� (����� ���������������/����� �������������������������������/������������������������� �������������(����������"�����5�$��������������������%:N7:��������N�/��2�'���������������!����/������������� ����� ����� ���������� ����%:N7:N7:��������N+,��N�/�� 2�'�������������� �!�� ��(���������������������� ���������������������$�0���� ����������� �����!�� ������������������������������ �������2�'��������3���������������������������������������������(����$�"������������������������������+,��������������������������������������������������� ������������� ������ ��� ����������� ���� �����$� "���� ��� ����� ��� ���� ��� ��������� ���� ��������������������������������������� �������� ����������!���������������������������������������������������� �������2�'��������3��$�������������������������2�'������������������������������������������������ ����������������������������������$���"����!����9������>���������������������������� �������'(���������������������������/��� ����� ���� �!�� ���� ������ ��� :66O� �� /����� ���� �������� �������� ������ ��� ��� 5>@� ��� ����'(�N�/����� ������������������$�"����������������������� ������ ��(����� ���:6�56@����� ���� ������������ ������ ��� �������� ����� ���� 2�'�� ���� ��3��� ������ ���� � ����$� "������������� ������������� ���� �������� ���/����� ������������� ��� ���� �� ������������'(����������������� �����(����������9������:����9������=�$�&�����������������������������!��
Odolinski and Odijk 2015
�
�
�
����� �� � �� ! �� �� ��� ���� ��� ����������� �(�� �������� ���:5� ��
��:5�� � ���� ���� �(�
����4������ ����������� ������������� � � KKKK4J ���
����
� ����� �� � ��� ���� ������������� ���������� ����� ���� �������� � ��� ��������� ����������� �� �������� ����� ������-��� ���� ������������������� ���� �������� ��� ���� �������� ������������ � ��$ � ��� ���� ��������� ��� �� ��������
KK$KK ���������������� �� � ��� ������������������������������������� �� � ������������������������������������ �� �������� ���������������������������������$�"�������������� � �������
:5:5 ��� ���� � � ����������������������������
:5I�� J� ���� :�:5:5 � � ��������������������� � �����/��������������������������
���
�� ��� :5�::5�:5�
I� � � ���������/��(�����������&����'�����(&'�����������������"���
���
���
�� �� :
:5�:5�::5�:5�I ��� �� � ���������/�������������� �����1����������������
���
�� ��� :5�
H:5�
H:5�I
� � � �����������������2�'��H::
:5�:5�H:5�
H:5�I
���
���
�� ����� �� � ������������ ������ 2�'� ������� ��� �� ������������������ �((��
���������������������������
��
��� ��� :
:5�:5�::5�I � � � ((��/��������������������
HHHH ::5�:5�
::5�I
��
��� ��� � � � ((�'(��������������+,�������������������$�
"������������������������������������������������������������������������������ ������������������� ��� ����������1��������������� ���� ���� ���������$�"������������ ����������������������� � ������������������������������:�������� ���"�����:$���.��1������������(��#�2�&�#��������� !��&��"���F2�'����3��G��������������������������������������������2�'������������������ � ��������� ��� ��� ����������� ��� �� ������� ����������� �� ���� ����� ��� ������ ����������� �� �:�� ��������������������������������$�2����������� ������8����� �������$�56:>������������������� ��(������������������������������������������������������ ���
H::5�:5�:5:5
H5
H:5�
H:5�
:5�:5:5H5
H:5�
H:5�
::5�:5�:5:55:5�
:5�:5:55:5�
IIIJ
IIJ
IIIJ
IIJ
���
��
����
��
��
����
��
���
��
������
��
������
�
��
�����
�������
�����
������
����
���
������
�����
�����
����
�� � � ���������� � � � �5�
�����
H:5��
�� � ������� ���� ����� 2�'�� ����������� ���
H:5��
�� � ���� ������������ ������ 2�'������������$�2�%��������5�� ��������������� ����������������������������������������������
���
��� #��� ��
�:5::5�:5�
::5�
HHI �� � � ��������� � � � ��������� � � �;��"����������������� ������������ �������������������������/�������������������������������� ������� ���������� #� ��� ����� ������ ����� ���� ����������� ��� ��������� ���� ������ 2�'�����������$�"���������������������������%��������5�������� ���"�����:$���.3���&��&���������&������������&�����#�����#����������#��������� !��&���"��� ������ ��� ������������ ���������� � � �� ��� ��������� ���� ���� ������� � ������������ �������������� !"#� ������� �� �:�� ��� �5�� ��� ��������� �� "����� :$� 7���� ��������������� ���� ����������� ��������� ����� ��� ���� ������ ��� ����������� ��������� ��� ����� ����
�
�
�
2!����������������������������� ������� �,����������� ����� ���������������� ������������������ ������� ��� ��� ����� �� �$�$� ������D��� ��� ��$� �56:>�$� "��� !������ �78�.��� ��� ����������������� ����� ��� ���� ���� ��� ���������� ��������� ����� ��� ������ �� ����&����(������0��������.������ �&(0.��� ����� ���� �� �� ��������� ������������� ������� ������ ��������������������������������������$��
�2� ����� ������ �� ���� ������ �� ���� ��������������� ����������� !"#� ������ ���� ��������������$� "��� �������� ���� ��������������� !"#� ��� ����� ����� �3������ ��������� ����������������������� ��� �����������!"#����� �� ���� �������� ����� �������� ��������� ��������������$�"������������������� �������������������7:�������/���%:���������������7:������+,��� ��� ':� ����� '(�� ��� ��� ��� ��3���-�� ���� ������ ��� ����������� ���� ��������������������$� "��� %:��������� ��� 7:��/�4+,��� ����������� ���� ���������$�1� ���� �����������'(������������� ���� ��������':� ��������� ����� ����������� ���������� �������������� ���� ��/�� ������ 56:>���� ����� ���� ��� ���� �� ��� �������� ��������� ������ ���������������������������������"�����:�$���2� ������� 5� �� ��������� ���� ������� � ��� ����������� �����������������!"#������� ������������'(������������+,�������/�$������������������ �������������������������2�'��������������� ����� ���� 2�'�������������������� ���� 2�'����3���������� ����� ���� 2�'��������������� ���������� �� ������ ��� ��������� ���� �����$� 2� ������� ;� ���� ����������� !"#����������� ����������� ��� �������� ��� ��������� ��� ��� /������ .��������� ��� (�������� �,�����$�2��������=� ��������������� ��������������������������$���.��/0 ��� ����� �0*�('�*0� *�� !�1/ ) �� '0���-*0���"��� ������������ ��������� !"#� ������ ��������� �� ����� ������ ��� ��������� ������� ������������ �� 8����� �� ��� ��� �56:>���� ������ �� ��� ����������� ����������������� ��(������������$� "���� ������ ��� ������� �������� ��������� �������� ����� �������� ������������������������������������������������������������������������������������ � ��������$�$� "������� �:?E>�$� "��� �(�� ��������� ������������������ ������������ ����� ��� �������������� ����������������� ��������4�������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������$������ ������������������������ ��� ����� ���� �� �� � ����������� ��� �������� ���������� ������ ������� ��� �����������������������������������������$�9�����������������!"#������������ ����������������������������� ��������������������������������������������������������������$�$�8����� ���������56:=��$���.��1������������(��#���#��������� !��&��"��� F2�'�������G� ������ �������� ����� ���� ������������ ������� �2�'��� ���� ��� ���������$������������ � �� ��������� ���� ��� ���� �/�� ����������� �� �������� ��� ����� ������� ������������� �� ����������� ����� �� ���������� ������� ���� ��������� ���� +,��� ��� ���� '(�$� 9������������ �������� �� ������� ������������� ���������(� ��������������������� �������������� �������� ����� ��� ���������$� "��� ������-��� ������� � �(� ������� ��� ����������������������������������������������������������������������������������
HH::5�
H:5�:5�:5:5
H5
H:5�
H:5�:5�:5:5
H5
H:5�
::5�:5�:5:55:5�
:5�:5:55:5�
IIIIJ
IIIJ
IIIJ
IIJ
���
��
��
����
��
��
����
���
��
������
��
������
�����
�������
�����
��������
����
���
������
�����
�����
����
�������� � � ��������� �� � �:�ISB fixed
ISB float
12
Intrinsic part of our future National Positioning Infrastructure
Key research questions :
1. What is the in-principle noise floor for determining absolute slant total electron content (STEC) from existing CORS stations and available multi-frequency GNSS tracking data in Australia ?
2. What is the most appropriate modeling approach for interpolation of the STEC data from the CORS network into the required 3D ionospheric model ?
3. What are the potential roadblocks to delivering the ionospheric model to users and how can these be overcome?
The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
Improved Ionospheric Modelling
13 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
Impact of Ionospheric Modelling / SSRCS2
3
99Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
MultiͲfrequency�estimable�parameters:
Size�of�rankͲdeficiency�(UD,�SingleͲEpoch,�MultiͲFrequency):
Similar�interpretation�as�theirdualͲfrequency�counterparts
In�contrast�to�the�dualͲfrequency�scenario,�biased�code�hardware�delays,on�the�third�frequency�and�beyond,�get�
estimable�
BUT
1010Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
ShortͲdistance
1. BetweenͲstation�spatial�information�
Ionospheric�pseudoͲobservations
ZeroͲmean�residuals,�i.e. with�the�variance�of�
¾ IonosphereͲfixed scenario�
¾ IonosphereͲfloat scenario�
Two�extreme cases:
1111Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
¾ GF�satellite�code�hardware delays�remain�nullified,�thus�being�inestimable as�before�
¾ GF�receiver�code�hardware delays�(excluding�those�of�the�reference�station)�cannot�be�nullified�any�more,�thus�getting�estimable!
BUT
1212Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
The�estimability of�the�receiverͲspecific (plus�ionospheric)�parameters�would�change
IonosphereͲFloat�Scenario
IonosphereͲWeighted�Scenario
MOBS station in Melbourne 13 of August 2014
PPP-AR
14 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
MGEX RTCM latency test – ACS PDE
15 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
Sum up • Braking old Habits • Adopting new Formats
• Adopting new Terminologies
• Building new Conventions
• Building new SW tools Building a multi-GNSS software (ACS) capable of producing a range of PPP-RTK products based on a novel approach – CC POD research position on BDS SRP and attitude modelling http://www.seek.com.au/Job/30354892
Satellite Phase bias messages are needed to support carrier phase applications of RTCM-SSR SSR-WG 2015-10-14
16
Phone: +61 2 6249 9111
Web: www.ga.gov.au
Address: Cnr Jerrabomberra Avenue and Hindmarsh Drive, Symonston ACT 2609
Postal Address: GPO Box 378, Canberra ACT 2601
Contact Stavros Melachroinos, PhD Geoscience Australia
Team Leader of GNSS Positioning and Algorithms Development
Geodesy Section | Geodesy and Seismic Monitoring Group |
Community Safety & Earth Monitoring Division
P : +61 2 6249 6479
http://www.crcsi.com.au/research/1-positioning/1-14-development-of-analysis-centre-software/
17
Back up Slides
The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
18 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
RTCM SSR PPP-AR Interoperability
Seepersad and Bisnath ION 2015
19
- Solve for rank deficient system of GNSS obs.eq.
- system theory (Baarda 1973; Teunissen 1985) à - Solve dimN(A) = n−r where N is the null space of design matrix A
- Proper Interpretation of the network and user parameters
- BUT not all parameters can be estimated unbiased
- in a Common Clocks (CC-S) S-system (Odijk et al. 2015) - Satellite and receiver clocks are parameters common for all phase
and code observations
- Assumption : all n receivers in the network ‘see’ all m satellites at the same time – NOT TRUE in global networks
- Functional models derived only for CDMA signals
The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
PPP-RTK corrections from a network
20 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
PPP/SSR-‐DQ2 • Based on phase and code data
• Satellite orbits + clocks (+ code biases for > 3 freq.) required
• Es1mable ambigui)es: non-‐integer as they are biased by hardware biases
• Improvement in posi1on precision if precise ionospheric correc)ons are used
• Based on phase and code data
• Satellite orbits + clocks (+ code biases for > 3 freq.) + phase biases required
• Es1mable ambigui)es: integer as they are es1mable as double differences (rela1ve to pivot receiver network)
• Faster 1me-‐to-‐fix-‐ambigui1es if precise ionospheric correc)ons are used
PPP-‐RTK/SSR-‐CS2
PPP vs. PPP-RTK
21 The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
Mixed receiver Beidou Inter-Satellite System Biases
3
99Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
MultiͲfrequency�estimable�parameters:
Size�of�rankͲdeficiency�(UD,�SingleͲEpoch,�MultiͲFrequency):
Similar�interpretation�as�theirdualͲfrequency�counterparts
In�contrast�to�the�dualͲfrequency�scenario,�biased�code�hardware�delays,on�the�third�frequency�and�beyond,�get�
estimable�
BUT
1010Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
ShortͲdistance
1. BetweenͲstation�spatial�information�
Ionospheric�pseudoͲobservations
ZeroͲmean�residuals,�i.e. with�the�variance�of�
¾ IonosphereͲfixed scenario�
¾ IonosphereͲfloat scenario�
Two�extreme cases:
1111Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
¾ GF�satellite�code�hardware delays�remain�nullified,�thus�being�inestimable as�before�
¾ GF�receiver�code�hardware delays�(excluding�those�of�the�reference�station)�cannot�be�nullified�any�more,�thus�getting�estimable!
BUT
1212Curtin PPP-RTK Workshop, 15 May 2014, Perth, Australia
Network�fullͲrank�model
Impact�of�ionospheric�information:
1. BetweenͲstation�spatial�information�
The�estimability of�the�receiverͲspecific (plus�ionospheric)�parameters�would�change
IonosphereͲFloat�Scenario
IonosphereͲWeighted�ScenarioMay 22, 2014 RTCM Meeting Darmstadt 1
RxA RxB
nonGEOnonGEO
RxA RxB
GEOGEO
RxA RxB
GEOnonGEO
BeiDou Inter-Satellite-Type Bias Evaluation and Calibration for Mixed Receiver Attitude Determination, Nandakumaran Nadarajah; Peter J. G. Teunissen and Noor Raziq, Sensors 2013, 13, 9435-9463; doi:10.3390/s130709435
The Mixed-Receiver BeiDou Inter-Satellite-Type Bias and its Impact on RTK PositioningNandakumaran Nadarajah, Peter J.G. Teunissen, Jean-Marie Sleewaegen, and Oliver Montenbruck, in press
BeiDou Inter-Satellite-Type Biases
OK OK ½-cycle biases
Test of BeiDou short baseline RTK with mixed receivers:
RTCM Paper 120-2014-SC104-829
[1] N. Nadarajah et al. 2013 [2] N. Nadarajah, et al. 2014. [3] N. Nadarajah etc.,RTCM SC-104 Conference, May,2014,Darmstadt
Use of different sign conventions for the secondary code of IGSO/MEO navigation messages = > 180d phase-shift => catastrophic failure of ambiguity resolution
22
• Iono parameters depend from the chosen S-basis
• There is a rank deficiency between the slant (1st order) ionospheric parameters and the phase/code biases
• The network’s S-basis results in a change in the interpretation of the user ionospheric delays
• The rank-deficiency disappears in the case we consider an ionospheric model (e.g. a single layer where the slant delays have been mapped to their zenith version / station)
• In the case that a user doesn’t make use of the network ionospheric model the interpretation of the user’s defined ionospheric parameters will depend from the information content in the network corrections !
The Multi-GNSS Precise positioning Software (MGPIS)
Impact of Ionospheric Information
23
Improved Ionospheric Modelling
Modelling the Ionosphere
à CRCSI, BoM, Curtin, GA
à 4-D ionosphere model
Modelling troposphere
à CRCSI, BoM, GA
à Operational product generation for weather forecasting