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日記・備考録 |
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2005/08/31
眠くて一日全く効率上がらず。今日は早じまい。明日色々と整理しよう。
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2005/08/30
論文、その他リンク
C.Alber et al., GPS surveying with 1mm precision using corrections
for atmospheric slant path delay, Geophy. Res. Lett., 1997
マルチパス対策アンテナと水蒸気ラジオメータによるスラント対流圏遅延補正により,
水平1mm以下, 垂直1.2mmの座標repeatabilityを達成したとしている。少し古い論文。これを読むと精密測位の面でここ10年位大きな技術進展があったわけではないことが分かる。
多数の論文を時系列で眺めると今自分のやっている事の位置付が分かるのだが、公平に見て欧米の5-10年前の技術水準をなぞっているにすぎないのだろう。意味がないわけではないが価値はない。さてこの先何処へ行くか。
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2005/08/29
論文、その他リンク
C.Rocken et al., Improved Mapping of Tropospheric Delays, J.Atomos.Oceanic Technol., 2001
対流圏遅延マッピング関数の評価。数値予報データを使った直接マッピング関数により、NMFに比較し特に低仰角静水圧遅延の季節、緯度依存バイアスが改善されるとしている。その他多くのGPS関連論文を含んだ大気観測関連論文集
COSMIC References。しかし世の中にGPS関係論文はどれだけあるのだろう。いくらでも湧いてくると言う感じ。
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2005/08/28
昨日リンクの解析をGTでやってみたらどれだけ計算時間がかかるのか見積もってみた。10年分600局、軌道/時計用42局、300秒間隔、PPP
2passとして。
衛星軌道,時計,ERP : 1.8H×365×10=6570H、局位置,対流圏,局時計,Geocenter
: 8秒×600局×365×10=4870H、計 : 11440H=477日
PC5台で分散計算して約3ヶ月。HDは概ね2-3TB。JPLはさすがにスパコン使っているのだろうか。
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2005/08/27
サイクルスリップもやっと目標に近いところまで寄ってきた。でももう少しで8月も終わり。そろそろ先の事を考えねばいけない。
論文、その他リンク
M.B.Heflin, GPS Time Series Data Set, Jet Propulsion Laboratory, NASA, 2002
600以上のGPS観測局の10年以上にわたっての長期座標解析結果。Geocenter等も同時に解析している。GIPSYによるstatic PPP解のはず。daily repeatabilityでN:3.7mm,
E:5.3mm, U:10.1mmとしている。GPS軌道/時計は自分で作っているようだ (参考 IGSMAIL-3635)。これだけの解析にどれだけ計算時間がかかるのだろう。
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PPP覚え書き : サイクルスリップ編集(3) 追加。2004/10/4 6:55の PRN31-SANTのサイクルスリップはどうも計算が合わない。どこかで計算ミスをしているのか。
論文、その他リンク
L.H.Estey et al., TEQC: The Multi-Purpose Toolkit for GPS/GLONASS
Data, GPS Solution, Vol.3, No.1, p.42-49, 1999
TEQCのMP1, MP2線形結合のモデルを確認したかったので$30で購入。TEQCもアルゴリズム単純で精密解析用の前処理プログラムとしては工夫が無さすぎる感じ。しょせん品質チェック用プログラムということか。
最近のひっかかり、未解決事項 : JOZE局PPP結果のバイアス。2004/10/4
PRN31-SANTサイクルスリップ解釈。
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PPP覚え書き : サイクルスリップ編集(2) 追加。とりあえずやっていることのメモ。
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サイクルスリップ検出改修。検出ミスを固定局のKinematic
PPPの飛びでチェックし改善を繰り返す。結構泥臭い作業。
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2005/08/23
論文、その他リンク
J.F.Zumberge et al., Precise point positioning for the efficient
and robust analysis of GPS data from large
networks, J.Geophys.Res. Vol.102 p.5005-5018, 1997
色々な論文から引用されているのでPPPのオリジナル論文の様。引用に必要なので購入$9。PPPの理論的解析、精度評価。これを読むとPPPのもともとの動機付けは多数局データの計算時間短縮に有ったようだ。"40M-flop
computer" とか時代を感じる。
S.Y.Zhu et al., Satellite antenna phase center offsets and
scale errors in GPS solutions, J.Geodesy Vol.76 p.668-672, 2003
ITRF2000におけるGPS解のscale offsetが主に衛星アンテナ位相中心によるものだとして、GPS軌道、時計、ZPD、局座標等への影響を解析している。特に時計推定にバイアスとして効くとしている。Full-Text
$30。試しに買ってみたがちょっと高い。
R.Schmid et al., Estimation of elevation-dependent satellite
antenna phase center variations of GPS satellites, J.Geodesy Vol.77 p.440-446, 2003
CHAMPのアンテナPCVデータを探してて見つけた。とりあえず張っておく。
7月末に申請したGFZ CHAMP-ISDCのパスワードがやっと送られてきたがサーバ障害かアクセスできなかった。本日復旧した様。時間があまりないがCHAMPもKinematic
PPPによるPODを行ってみる。ISDCのシステム面白い。Webでデータ申請するとサーバの自分のアカウントに格納されるのでそれをFTPでダウンロードする。データ量制限は1日当り500MB。RINEX観測データ及びRapid
Orbitを落とす。軌道フォーマットはCHORB。
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ファイルサーバ不調。リセットしてもミラーボリュームの再同期中に固まる。とりあえずフォーマットして再度試すがダメだったら交換。蓋外さないでもディスク交換できるサーバケースほしい。LANカードがGigaEther認識しなくなるしまずい傾向。大体計算機トラブルは出だすと連鎖的に起こるので注意。
PPP覚え書き：サイクルスリップ編集 追加。GTのサイクルスリップ編集はまだimmature。今後検討内容をまだまだ追加予定。精密測位では避けて通れない話題。ノウハウを曝け出している気もするがまあいいか。
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論文、その他リンク
一色, 2周波長基線キネマティック解におけるワイドレーンの利用(1),
(2) , 測地学会誌 第51巻第2号, 2005
MWによるWL Ambiguity、IONEXとLGによる電離層遅延から基線長を決め再度L1
AmbiguityをFixして、長基線キネマティック解を求める。電子基準点基線20〜800kmで評価し基線長精度1〜11cm。著者は民間研究者の様。ユニークな研究だと思うが、もうそろそろGPS研究の比重がAmbiguity解決から他に移ってもいいのではないか。
PPP覚え書き : Clock Steeringに伴う擬似距離観測値の飛び 更新。GTのクロック飛び修復アルゴリズムにつき追加。Clock
Steeringは受信機クロックとGPS時刻の差が0.5ms以上になったら1msずらす動作をする受信機が多いようなので記述修正。GTではまだSteered
Clock受信機の時計推定に一部問題が有りまだ見直すかもしれない。またゼロ差では問題ないが二重差でSteered
Clock受信機とそうでない受信機と間で基線解析する場合、この修復では問題が出るかもしれない。しかし時計の処理はとっても難しい。
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電子基準点のTime Tag Offsetは正確に毎時0分にリセットされ同時にコードが飛んでいる。IGS局は1日毎にリセットされている場合が多い。どうもこの場合はRINEX出力単位で0リセットされているようだ。すなわち元のRINEXデータにはコード飛びはなく複数データの併合時に飛びが現れるようだ。
PPP覚え書き : Clock Steeringに伴う擬似距離観測値の飛び 追加。ちょっと不明瞭な点があり見直すかもしれない。
論文、その他リンク
大坪, 衛星レーザー測距データの高精度解析 - cmからmmへ
- , 測地学会誌 第51巻第1号, 2005
今年度の測地学会誌が送られてきたのでその中から。測地学会坪井賞記念論文。concertoの構成,
モデル, 解析事例紹介。Javaは性能的にどうなのか。特に行列演算にATLASやMKL使えないのはきついのではないか。
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IGS基準座標局Kinematic PPP精度評価。良い局は水平1cm,垂直3cm位に入っているので精密暦は問題ない。悪い局のうちGRAZ, NOUM, ZIMMはClock Jumpが原因。受信機はAZTECH UZ-12, TRIMBLE5700, TRIMBLE4700。電子基準点とは違ってtime-tag offsetの飛びは見られないのでClock Jump補修アルゴリズムの改修が必要。その他悪い局は観測条件が悪くサイクルスリップ補修を入れないと精度が上がらないだろう。しかし相当に条件が悪い局でもStaticではそれなりの精度が出るのは不思議。Kinematicは悪いところが如実に現れるのでこれを改善すれば全部良くなるとふんでいるのだが実はあまり効果が無いのかもしれない。
Clock Jump補修アルゴリズムの改修。改修前→改修後。Steered Clock ReceiverのClock Jump補修に関する論文など見たこと無いのでオリジナル。たいした手順ではないがそのうち解説をまとめるつもり。
Steered Clock Receiverの中でもTRIMBLE4000SSIの時計Iは面白い動きをする。Clock
Jumpはコード飛びではなくtime-tag offsetの飛びとなって現れる。そして日始めにtime-tag
offsetが0に戻りそこでコードが飛ぶ。IGS基準座標局ではGLSV,
GOUG, GRAS, HOFN, JOZE, MATE, NKLG, SYOG。もしかするとこの辺はRINEX変換ルーチンのくせなのかもしれない。受信機毎に挙動が違うので対応が大変。Kinmatic PPP評価更新。
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宇宙科学技術連合講演会原稿開始。その他サイクルスリップ編集関連改修等。
秋の測地学会講演のため日本測地学会入会申込書送付。年会費\7000也。でもEPSの閲覧は別料金みたい。これで所属学会はIONと日本測地学会。
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論文、その他リンク
N.Ashby, Relativity in the Global Positioning System, Living Reviews in Relativity, 2003
N.Ashby, The Sagnac Effect in the Global Positioning
System, Relativity in Rotating Frames, 2003
衛星-受信機間伝播距離を地球固定座標で計算する際の補正は本当にSagnac効果と言うのだろうか?
合わせて60頁以上あるのでとても全部は読みきれないので下の論文だけ斜め読みした。GPS衛星座標が地球固定座標で定義されている事による効果は"Sagnac-like
effects"であって"Sagnac effect"とは違う様だ。補正そのものの理解は簡単で、呼び方はどうでもいいのだがどうもすっきりしないなあ。
日本測地学会第104回講演会の申し込みが始まった。申込9/2, 要旨9/9〆切(郵送)。まずは測地学会に入会しなければならない。ところで電子基準点PPPは思った様な精度が出ないので途中までで中断。今回LEO衛星用にサイクルスリップ編集をかなり直したので動作再確認、パラメータ調整をやり直してから再評価予定。多分9月一杯かかる。
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GPSによる低軌道(LEO)衛星の精密軌道決定 更新。観測データ編集バグ修正。僅かに精度改善。
擬似距離による単独測位解とLevel1B軌道の差。Cross-Track方向にLEO周回周期でpeak40mの差。sagnac効果を無視しているのが原因か?
光差方程式計算時に地球回転効果を入れた結果。単独測位も結構難しい。世の中のカーナビは本当にちゃんと計算しているのだろうか。
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GPSによる低軌道(LEO)衛星の精密軌道決定 更新。パラメータ調整及び1週間分評価。
IGS Finalの5分間隔時計でも十分精度が出ることが分かった。精密暦としてJPL軌道/時計(30秒間隔)も評価しているがIGS Finalに比較し少し精度が落ちる。なお昨日のスパイク状誤差はやはりサイクルスリップ検出漏れが原因。サイクルスリップ編集パラメータのチューニングで大部分消えた。さてKinematicでも目標精度に近いところまで来たのでReduced-Dynamicは後回し。
単独測位計算ルーチンがどんどん複雑化している。Light-Time及び非線形モデル補正のIterationは当然として、異常データによる発散ケースのOutlier同定及び除外/再推定、放送暦飛び対策が入っている。それでもたまに収束しない場合が残っている。世の中のカーナビではこの辺キチンと処理しているのだろうか。
覚え書き
RIOG観測データには欠測値として0が入っている。これはRINEX規定上正しいが現行GTのreadrinexobsはこれを正常データと認識するため複数欠測が有った場合単独測位のiterationが収束せず測位値が正常に求まらない。readrinexobsで0を欠測と認識するよう改修。
大事なことに気付いてしまった。Kinematicの場合測位解は受信機時計に同期して得られる。従ってLEO衛星位置もGPS時刻から受信機時計誤差分ずれた時刻の値が求まる。Level1B軌道はGPSTで定義されているはずなので、Level1B軌道比較ではAlong-Track方向に受信機時計誤差分のオフセット(衛星速度8km/s時計誤差0.01μ秒として8cm)が見られるはずだが実際には見られない。これはLevel1B軌道がGPSTではなく受信機時計で定義されているということなのか...。
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GRACE 2004/07/20-29 10日分軌道決定結果(GRACE-A, GRACE-B)。スパイク状誤差を除外すると3DRMS7-8cm。比較基準のJPL軌道もSLR比較RMS5-6cmなのでほぼ限界。後はスパイク状誤差をどう落とすかがKinematicでの鍵。
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GPSによる低軌道(LEO)衛星の精密軌道決定 追加。暫定版。正式にはもう少し長期評価の予定。
論文、その他リンク
C.Dunn et al., Instrument of GRACE : GPS Augments Gravity
Measurements, GPS World, 2003
GRACE軌道決定手法及び精度評価結果の紹介がある。GPS軌道/時計はJPL
FLINN。Reduced-Dynamicで加速度計はまだ使っていない。オーバラップで各軸RMS1〜2cm。SLR比較RMS5〜6cm。
U.Hugentobler et al., Bernese GPS Software Version 5.0 DRAFT, Astronomical Institute University of Bern,
2005
Bernese取説だがGPS解析に関する良い教科書ともなっている。最新版にはClock推定の章(14章)が追加されている。
Kinematicの場合サイクルスリップ検出が重要。StaticやGPS軌道決定では検出漏れを恐れてスレッショルドを安全サイドに設定しても精度落ちはそれほどなかったがKinematicではすぐ悪化する。現行GTのサイクルスリップ検出は甘いので設定を何度もやり直す必要がある。もう少し自動で最適化できる様にしないと実用的ではない。この辺は良い文献も無く実データに強く依存し色々と試行錯誤のいる所。まだまだ先は長い。
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結構大きな改修を決意。前処理で単独測位により局位置速度を計算し前処理済観測データに入れる。推定時に局速度/姿勢はそれを使って概算計算する。これで構造がスッキリする。複雑な修正は頭の冴えた時にやるのが原則だが今日はイマイチ。さてうまく行くか。
姿勢情報を入れたKinematic 300秒間隔。3DRMS
4.7cm。精密暦はIGS Final。ただし最良ケース。純Kinematicはサイクルスリップに敏感ですぐ飛ぶので実用的でないかもしれない。これから運動モデルを入れる。
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2005/08/11
第49回宇宙科学技術連合講演会プログラムがupされている。
論文、その他リンク
A.Niell, The IMF Mapping Functions Rev 2, 2003
Niellによる改良版Mapping関数。水平勾配項も入っている。余裕が出来たら評価してみたい。その他Niellの論文の多くはここから得られる。現在GPS解析でよく使われているNMFのreferenceは1996
J.Geophs.Res論文。
地道に精密暦の評価。2004/10/3-10/9 ALGO Kinematic PPP結果(300秒間隔)。
| 精密暦 | IGS Final | JPL | CODE | GT0.5.5 |
| 位置誤差(3DRMS) | 2.7cm | 3.4cm | 3.7cm | 4.4cm |
IGS Finalが最も良く、次いでJPL、CODEの順。これを見るとJPLの代わりにGT解を使って精度改善されるかは? 従って当面JPL30秒暦を使うことにする。しかしIGS Finalはさすがの高品質。GTはまだずいぶん改善の余地がある。
LEO衛星の姿勢をちゃんと観測モデルに入れる改修。結構大変。Kinematicだと直接は軌道面が得られないのでYaw回転が計算できない。前後推定値から概算で軌道面計算。最初の点はあきらめる。
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2005/08/10
夏休み。愛・地球博。思ったより暑くなかった。子供達は満足していた様なのでよしとする。
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アンテナ位相中心変更/パラメータ調整結果。3DRMS 12cm。まだ全く運動モデルを入れないKinematic。さて5cm目標にこれから色々と改修。
Kinematic PPPは精密暦品質に敏感。LEO軌道決定用にはとりあえず30秒間隔時計があるJPL解を使っていたのだがIGS Finalに比較し品質が落ちるようだ。地上固定局(ALGO) Kinematic PPP結果(300秒間隔)。
ALGO Kinematic PPP結果(IGS Final) ALGO Kinematic PPP結果(JPL解)
JPL解は衛星を除外しすぎるきらいがありそれが影響しているのかもしれない。CODEは2004/01にはまだ30秒時計を作っていなかったので使えない。仕方ないので精密暦も自前で作ることにする。GPS軌道決定できる強み。
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GTでは気象データ入力がない場合、標準大気モデルを使って気圧/気温を計算している。正確にはICAO標準大気またはUS標準大気1976の下層部分を使っている。具体的な式は
P=1013.25*(1-2.2557E-5*H)^5.2568 (hPa)
T=15.0-6.5E-3*H (C)
これは高度11kmまでしか使えない。またH(m)は本当はジオポテンシャル高度で定義されているがこれは楕円体高で代替している。LEO衛星高度では対流圏遅延は無視できるが、航空機のKinematic測位用にもう少し高高度までちゃんと計算した方が良いかもしれない。
概算初期値が与えられない場合の単独測位。地球中心を初期値にしてもiteration4-5回で収束する事がわかった。ただし地球中心でも対流圏補正モデルが異常値を出力しないことが必要。
初のLEO衛星軌道決定結果。JPL GPS Orbit/Clock+GT Kinematic PPP。LEVEL1B軌道(JPL GIPSY)比較XYZ座標誤差。アンテナ位置はGRACE Product Specification DocumentからX=Y=0,Z=44.4cmとした。アンテナ位相中心がLevel1Bに含まれていなかったのでAOAD/M_T型標準値。姿勢情報を入れていないのでアンテナ位相中心/phase-windup補正は正確でない。全くチューニングしてないのに3D RMSで16cm。悪くない。これにJ2までの運動モデルを入れてアバウトに拘束をかけスムージングする。まだ一般的ではないがこの方式はSvehlaの言う"Reduced-Kinematic"法と呼べる筈。この辺の拘束のかけ方はカルマンだと綺麗に決まる。
衛星は異なるがIGS LEOキャンペーン JASON-1解析センタ間比較誤差がRMS 3〜20cmなので、LEO軌道決定精度目標はJPL比較RMS誤差5cm(3D)とする。
アンテナ位相中心データが見つからなかったがLevel1B Release Notesを見て所在判明。その他Level1Bバグ等の情報が得られる。
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休養のはずだが少し仕事。GRACE GPS観測データをRINEXに変換しKinematic
PPP測位。JPL 30秒Orbit/Clock使用。現状問題点。
(1) 仰角を使ってCycle-Slipスレッショルドに重みをかけている部分がRINEXヘッダから概算位置を取れないので正常動作しない。
(2) (コードによる)単独測位で位置/受信機時計を求めている部分が(1)と同様の原因で正常動作しない。
さて概算初期値が与えられない場合の単独測位計算はどうすればよいか。
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GRACE Level1B入力ルーチンをささっとMatlabで書いてみたが案の定、遅すぎるのでMEXで書き直し。byte-orderひっくり返さにゃならんし、とても面倒。最近こういうのに気力が続かなくなってきた。まずい傾向。しかしMatlabはちょっと大きいファイルを取り扱おうとすると実用性がない。なんとかしてくれ。
注文していた本が届く。
月刊地球 号外No.25, GPS: 汎地球測位システム -地球システムセンサーとしての展開-, 海洋出版, 1999
少し古い論文集。GPS応用につきGPS気象学,地殻変動観測の両面からコンパクトにまとめられている。巻頭にある田中先生の書かれた日本のGPS研究黎明期の回顧録が興味深い。
GRACE Data Procucts and AccessのLevel 1 Read Softwareから落とせるGraceReadSW_L1_2004-08-05.tar.gzにはGRACE
Level 1Bデータ読み込み用Cライブラリが含まれる。その中のユーティリティgps1x2rnx.eを使うとGRACE
GPS観測データをRINEXに変換できる。コンパイル/リンク及びRINEX変換手順。とりあえずcygwin/gccで動作確認。
(1) GraceReadSW_L1_2004-08-05.tar.gzの解凍、展開
(2) GRACEsyspath.h中のパスをHeaderText.txtがあるディレクトリの絶対パスに書き換える。
(3) cshがない場合cshスクリプトMakeLinkTimeをsh用に書き換える。
(4) make
(5) gps1x2rnx.e -gps1x GPS1B_2004-01-01_A_00.dat
-rnx GRAA0010.04o
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2005/08/05
論文、その他リンク
D.Svehla, Kinematic and Dynamic Orbit Determination
of a Single LEO Satellite, Formation Flying
and Constellation of LEO Satellites Using
GPS, GFZ Potsdam, Oberpfaffenhofen, Munich,
Germany, 2005
プレゼン資料。GPSによるLEO精密軌道決定(CHAMP,GRACE,COSMIC)の精度。ZD/DD
Kinematic, Reduced-Dynamic, Ambiguity解決有無,
KBR(Kband Ranging for GRACE) 等条件を変えたシミュレーションを含む大量の解析結果。その他D.Svehla関連論文は大部分ここから得られる。
JPL, GRACE Data Procucts and Access
K.Case et al., GRACE Level 1B Data Product User Handbook, 2004
SC.Wu et al., Algorithm Theoretical Basis Document for
GRACE Level-1B Data Processing V1.1, 2004
GRACEについてはデータが一般に公開されており、レベル1BにJPLがGIPSYで処理した軌道決定結果が含まれている。作業分担が複雑だがLevel1処理はJPL,
Level2処理はJPL,GFZ,CSRの3者独立に実装とのこと(参照)。データはJPL PODAAC (Physical Oceanography Distributed Active
Data Center) とGFZ ISDC (Integrated System
Data Center) の両者でアーカイブされる。
CHAMPの軌道決定結果がなかなか手に入らないのでとりあえずGRACEで行ってみる。ただGRACEはRINEXのGPS観測データが見つからないのでレベル1B入力ルーチンから書かなくてはいけない。
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夏休み。
帰宅。最近 ttaka@gpspp.sakura.ne.jp 経由で届くspamメールが増えた。多分web頁を巡回してemailアドレスを自動抽出してるんだろうが何とかならないものだろうか。
7/31に送ったCHAMPデータアクセス申請の返事がまだ届かない。審査で却下されたのだろうか。
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8月予定
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