Integrierte Modellierung nichtkonservativer Kräfte in einer Multi-GNSS-Konstellationen- und Multi-Sensoren-Umgebung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Harald Schuh
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532942504

Eine hohe Genauigkeit von Satellitenbahnen ist wichtig für alle Echtzeit-Dienste globaler Satellitennavigationssysteme (GNSS) und GNSS-bezogenen wissenschaftlichen Forschungen. Eine falsche Modellierung von nichtkonservativen Kräften, die auf die GNSS-Satelliten wirken, verschlechtert die Satellitenbahngenauigkeit und ist eine zentrale Herausforderung. Während sich ein Satellit innerhalb eines Erdschatten-Bereiches befindet, wirken keine direkten Sonnenstrahlungsdruck-Kräfte (SRP) auf ihn, während die anderen nichtkonservativen Störkräfte erheblich sein können. Die Dauer der Durchquerung eines Schattengebiets beträgt für einen Satelliten einige Stunden oder weniger, so dass die gleichzeitige Variation signifikanter, nichtkonservativer Störkräfte mit der nur auf die GNSS-Bahn bezogenen Lösung nicht genau erfasst werden kann. Mit der raschen Entwicklung fortschrittlicher Technologien für die Satellitennavigation und Geodäsie bieten die Satellitenkonstellationen in niedrigen Erdumlaufbahnen (LEO) mit Entfernungsmessungen zu Satelliten in höheren Umlaufbahnen, Satelliten-Laser-Entfernungsmessungen (SLR) vom Boden und Inter-Satelliten-Verbindungen (ISL) ein vielversprechendes Potenzial für die Modellierung nichtkonservativer Kräfte. Im Projekt werden wir Untersuchungen an einem eng integrierten GNSS/LEO/SLR/ISL-Verarbeitungsmodell auf Beobachtungsebene durchführen, um die Erkennung der kurzfristigen gleichzeitigen Variation nichtkonservativer Kräfte zu verbessern. Das wissenschaftliche Ziel des Projekts ist die Etablierung eines neuen, strengen und umfassenden Modellierungsrahmens, der signifikante nichtkonservative Kraftmodelle auf der Grundlage der integrierten Multikonstellations- und Multisensorverarbeitung mit einem bestimmten Satelliten verbindet. Unsere Studie zielt darauf ab, neue Erkenntnisse zur physikalischen Interpretation der Kraftmodellierung zu liefern. Die folgenden Aspekte werden behandelt: • Ein mathematisches Modell für die integrierte GNSS/LEO/SLR/ISL-Verarbeitung wird untersucht, um die Grundlage für die hochauflösende nichtkonservative Kraftmodellierung zu bilden. Die Qualitätskontrolle und Gewichtung der Beobachtungen werden untersucht. • Bei der nichtkonservativen Kraftmodellierung werden die langfristigen systematischen Verzerrungen der Kraftmodellparameter auf Grundlage aller verfügbaren Metadaten der Multikonstellation geschätzt. Darüber hinaus können räumliche und zeitliche Charakteristika signifikanter Kraftmodell-Parameter analysiert werden, um das stochastische Modell der nichtkonservativen Kräfte zu erstellen und physikalische Interpretationen zu ermöglichen. • Die neuen, nichtkonservativen Kraftmodelle sollen zusammengefasst und kategorisiert werden, um einen umfassenden Modellierungsrahmen für Multikonstellationen zu entwickeln. Die potenziellen Verbesserungen der GNSS-bezogenen wissenschaftlichen Forschungen aufgrund der Anwendung des neuen Modellierungsrahmens werden weiter evaluiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Maorong Ge; Professor Dr. Urs Hugentobler