Tel.:

Tel.: +36 30 9316610 [email protected]

v.2.0

Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7.

1

A doppleres műholdas helymeghatározás alapja a Doppler-csúszás 𝑺𝒊(𝒕𝒊,𝑿𝒊,𝒀𝒊,𝒁𝒊)

Frekvencia csúszás (Christian Doppler, Ausztria) : 𝒇𝒓 = 𝒇𝒔 𝟏 +

𝟏 𝒅𝒓 ∗ 𝒄 𝒅𝒕

𝑺𝒊−𝟏(𝒕𝒊−𝟏,𝑿𝒊−𝟏,𝒀𝒊−𝟏,𝒁𝒊−𝟏)

−𝟏

∆𝒓𝒊 = 𝒓𝒊 − 𝒓𝒊−𝟏

𝒓𝒊

𝒓𝒊−𝟏

Integrált Doppler szám :

S 𝒇𝒔

𝒕𝒊 +∆𝒕𝒊

𝑵𝒊 = න

𝒇𝒈 − 𝒇𝒓 ∗ 𝒅𝒕

𝒕𝒊−𝟏 +∆𝒕𝒊−𝟏

G 𝑿𝒈 , 𝒀𝒈 , 𝒁𝒈 , 𝒇𝒈 𝒃𝒆𝒂𝒕 𝒇𝒓𝒆𝒒𝒖𝒆𝒏𝒄𝒚 𝒇𝒈 − 𝒇𝒓

∆𝒓𝒊 = 𝑭𝒎é𝒓 𝑵𝒊 , 𝒇𝒔 , 𝒇𝒈 , 𝒕𝒊−𝟏 , 𝒕𝒊 , ∆𝒕𝒊−𝟏 , ∆𝒕𝒊 , … . . ∆𝒓𝒊 = 𝑭𝒈𝒆𝒐 𝑿𝒈 , 𝒀𝒈 , 𝒁𝒈 , 𝑿𝒊 , 𝒀𝒊 , 𝒁𝒊 , 𝑿𝒊−𝟏 , 𝒀𝒊−𝟏 , 𝒁𝒊−𝟏

o v.2.0


2

Navy Navigation Satellite System (NNSS), Transit, NAVSAT A pályák közel polárisak és kör alakúak, h=1075 km, P=107min, 1964-1996 𝒇𝒔 =150 MHz és 400 MHz frekvenciájú jeleket és pálya adatokat sugároz, a geocentrikus WGS72 geodéziai világrendszerben. Mért adat: az integrált Doppler szám a doppleres frekvencia csúzsás 𝒇𝒔 → 𝒇𝒓 kifejezésére. Földi követő hálózata: HQ Point Mugu (California); Prospect Harbor (Maine); Rosemount (Minnesota); és Wahiawa (Hawaii). Egy mesterséges hold átvonulása 10 ÷ 20 perc, amelyből egy állomás kb. ±50 méteres pontossággal volt meghatározható, bárhol. Relatív helymeghatározás pontossága: ±0,3 ÷ 1 m, észlelési és feldolgozási módszertől függően, 3-5 napos multilokációs észleléssel. v.2.0


3

Szóra érdemes: A koordináta rendszer, amiben a doppleres eredményeink születtek: a WGS72 geocentrikus rendszer • Az NNSS földi doppleres követő hálózat és méréseik

• Más reguláris földi doppleres műholdmegfigyelő állomások adatai • A SECOR hálózat (Sequential Collation of Ranges) mérései • A BC-4 fotografikus műholdmegfigyelési világhálózat mérései • A SAO fotografikus műholdmegfigyelési világhálózat Baker-Nunn és MOTS kamarák mérései • Földfelszíni gravimetriai mérések • Földrajzi helymeghatározások • Földi távmérések v.2.0


4

Az NNSS használatának történetéből • 1964: Az NNSS működését indították, katonai céllal • Elsődleges használója az USA Haditengerészete • Magyarországon a BME TDK Űrkutató Csoport (Ferencz Cs., Tarcsai Gy., Drahos D., Gschwindt A.) – 1965. márc. 20., első tudományos rádiós műholdkövetés, doppleres technika elsajátítása, amatör Oscar-3 műhold – A doppleres technika geodéziai alkalmazása (Drahos D. és társai), helymeghatározási eljárás (Ádám J., Tarcsai Gy.)

• 1967: az NNSS rendelkezésre bocsátása a civil alkalmazások céljaira

• 1970-s évek eleje: beindult a civil vevőkészülékek gyártása: Magnavox, CMA, JMR ... • 1977/78: a KGO-ban elkezdődött a doppleres műholdas helymeghatározási tevékenység, BME és GGKI részvétellel (Ádám J., Bányai L., Borza T., Czobor Á., Fejes I., Forrai J. Mihály Sz., Varga M. …)

• 1978: A KGO első JMR készüléke v.2.0


5

Doppleres szoftver fejlesztések, adaptálás és értékesítés SADOSA szoftver elméleti kidolgozása és elkészítése, Mihály Sz., 1980

– Állomás koordináták meghatározása, súlyozási módszerek, szabad-hálózati kiegyenlítés, variancia-kovarincia mátrix és hiba ellipszoid paraméterek – Rövid-pályaívű módszer és különféle szisztematikus hibák modellezése – Nagy méretű normál egyenlet rendszer megoldása két szintű particionálással

Interferometriai megoldás fejlesztése, Fejes I., Mihály Sz., Borza T., 1980-1984

– A Doppler Baseline Interferometry (DBLI) megoldás egy új helymeghatározási technológia: kritikus időhibák kiküszöbölésével jelentős pontosság javulást hoz. – Teszt munka: a potsdami kollégákkal együttműködve a Penc, Baja és Potsdam, Berlin vektorok nagypontosságú meghatározása.

Kalibrálási technológia kidolgozása: vevő-késés, antenna központ, súlyozási viszonyszám Fotodoppler kidolgozása és alkalmazása, Borza T. A kanadai GEODOP doppleres hálózati kiegyenlítő program adaptálása a KGO-ban, Czobor Á.

Szoftver értékesítések: v.2.0

a SADOSA+DBLI szoftver az USA JMR cégnek,

a SADOSA szoftvert a SzU Geodéziai Szolgálatának


6

Doppleres műholdmegfigyelési programokhoz használt vevőkészülékek Magyarországon

• Az első JMR1 készülék beszerzése, felállítása Pencen, 1978 • A KGO további 2 db JMR4 vevőkészüléket kapott az USA-beli JMR cégtől

(cserébe a KGO-ban kifejlesztett SADOSA + DBLI megoldást hordozó szoftverért), 1982

• A magyarországi doppleres műholdmegfigyelésekhez használt további vevők:

– a BME és GGKI által közösen beszerzett és működtetett kanadai CMA751 vevőkészülék – a KGO-ZIPE együttműködés, kölcsönben használt ZIPE tulajdonú JMR4A készülék.

v.2.0


7

Doppleres műholdmegfigyelési programjaink a magyar geodéziai hálózat pontjain HDOC80:

–1980, a vízszintes hálózat 6 pontja, két műszer (KGO: JMR1 és BME-GGKI: CMA751), transzlokáció. –Feldolgozás: SADOSA és GEODOP szoftverekkel. –Előzetesen megtörtént a geodéziai alaphálózatunk elhelyezése és tájékozásának, méretarányának ellenőrzése a WGS72 geocentrikus rendszerben.

HDOC82:

–1982, 14 db I. rendű hálózati pont ( 5 pont a HDOC80-ban is), öt műszer (KGO: 3 db JMR1, ZIPE: JMR4A és BME-GGKI: CMA751), multilokációs üzemmód. –Feldolgozás: SADOSA és GEODOP szoftverekkel. –A doppleres és a klasszikus rendszerek között a legkisebb négyzetek módszerével nyert • transzformációs paraméterek (alaphálózatunk geocentrumhoz viszonyított elhelyezése, a Föld forgástengelyéhez képesti tájékozása és méretaránya) szignifikáns értékeket mutatnak és • ellentmondások magyar hálózatban bizonyos torzulásokra is utalnak.

–A transzformáció ellentmondásaiból a súlyegység középhiba értéke kedvező: ±0.3-0.4 m. v.2.0


8

Doppleres műholdmegfigyelési programjaink a magyar geodéziai hálózat pontjain HDOC82

Forrás: A KGO története honlap

v.2.0


9

Doppleres műholdmegfigyelési programjaink a magyar geodéziai hálózat pontjain HDOC85:

– 1985, 12 pont (7 stelláris háromszögelési és 5 EOMA főalappont), három JMR műszer, multilokációs üzemmód. – Az előző kampányokéhoz hasonló feldolgozás és elemzés következett. – Integrált geodéziai hálózati szempontú máig irányadó következtetések születtek.

Kalibrációs kampányok:

– A mérési kampányok előtt a vevőkészülékek kalibrálása dedikált módszerrel (DCCP…)

Doppleres állomáskoordináta idősorok a KGO vonatkozási pontján, Ádám J. – 1978-tól kb. egy évtizeden át – Kvázi-rendszeres doppleres észleléssel nyert koordináták – Spektrális analízis: periódikus koordináta változások → koordináta rendszer változás?

Résztvevők: – – – –

v.2.0

KGO, BGTV, BME, GGKI, MN2130 Kampány szervezés: Ádám J., Czobor Á., Borza T., Fejes I. Feldolgozás: Mihály Sz., Czobor Á. Elemzés: Ádám J., Czobor Á., Mihály Sz., … Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7.

10

Doppleres nemzetközi együttműködés WEDOC Nyugat és Kelet Európai Doppleres Műholdmegfigyelési Kampányok West-East European Doppler Observation Campaigns

WEDOC — HÍD Nyugat és Kelet között, a vasfüggönyön át! Koordinátorok: Graz Lustbühel Observatory, P. Pesec, K. Rinner Penc KGO, Mihály Sz., Alpár Gy.

Cél: a) Az Európában egymástól elkülönülő állomások összekapcsolása közös rendszerben b) Nyugat-Kelet Európai geodéziai-geodinamikai elsőrendű doppleres rendszer definiálása soron következő közös projektekhez c) A térség már meglévő doppleres kapcsolatainak ellenőrzése d) Koordináta változások meghatározása az egymást követő kampányokból e) Geotudományi együttműködés a térségben f) Nyugat-Európai országok számára nemzeti dátumaik és az ED50 és az ED79, a WGS72 rendszerek közötti kapcsolatok újabb meghatározása g) A Kelet-Európai országok egyelőre nem adták át nemzeti geodéziai dátumaikat. Nekik megadatik a lehetőség a WGS72, az ED79 és az S42 közötti rendszerek definiálására. v.2.0


11

Doppleres nemzetközi együttműködés WEDOC WEDOC-1 kampány

• Lebonyolítása 1980. május 17-27 között • 15 állomás: 10 Nyugat Európából, 5 Kelet Európából

WEDOC-2 kampány

• Lebonyolítása 1983. szeptember 6-16 között • 27 állomás: 17 Nyugat és 10 Kelet Európából (kb.3 ezer km) Kalibrációs kampányok: A vevőkészülékek kalibrálása dedikált módszerrel (DCCP1 és DCCP2). Feldolgozás: Graz: GEODOP Penc: SADOSA

Eredmények: • • • • •

27 állomás 3D koordinátái, A kiegyenlítés szabadságfoka és súlyegység középhibája, (3∗ 27) ∗(3∗ 27) méretű variancia-covariancia mátrixa, A pontok hiba ellipszoidai, Transzformációs paraméterek SADOSA-GEODOP-WEDOC1-WEDOC2ED50-ED79-EROSDOC relációkban, • Szignifikáns eltolás és Z-forgatás tapasztalható. • Az ellentmondásokból képzett 𝝈o é𝒓𝒕é𝒌𝒆 ±𝟎,𝟓−𝟎,𝟕 𝒎 𝒌ö𝒓ü𝒍𝒊. v.2.0


12

A Szocialista Országok Geodéziai Szolgálatainak Doppleres Műholdmegfigyelési Kampányai GSSC-DOC Koordinátor: A Magyar Geodéziai Szolgálat, Penc KGO GSSC-DOC84: 19 hálózati pont, 1984. május-június, 4 hét GSSC-DOC87: 31 hálózati pont, 1987. április-május, 5.5 hét Kalibrációs kampányok: Vevőkészülékek kalibrálása dedikált

Feldolgozás:

módszerrel (DCCP3 és DCCP4). CNIIGAIK, SzU (OCHOM program+SPPENC) és FÖMI KGO (SADOSA)

Eredmények:

• WGS72 rendszerbeli koordináták • a kiegyenlítés egységsúlyú középhibája, variancia-kovariancia mátrixa és a hibaellipszoidok paraméterei

Kritika: - Jó együttműködés, sok állomás, létező mérési alap,

- S42 koordináták nem kerültek felhasználásra, - a kiegyenlítés eredményei nem kerültek nyilvánosságra, - az eredmények és a kapcsolatok elemzése elmaradt, - rendszerváltás miatt az együttműködés leállt.

v.2.0


13

Doppleres nemzetközi együttműködések IKDOK Interkozmosz ICDOC1987/88 • Globális hálózati megfigyelés • Tudományos célokra:

Az Interkozmosz műholdmegfigyelési hálózata állomásainak egy közös koordináta rendszerben történő összekapcsolása a megelőző időszak pontosságát lényegesen meghaladó szinten.

• Megfigyelés: 1987 dec. 1.-15. és 1988. jan. 16.-30• Állomások : 16

(Bamako, Bangalur, Borovec, Zvenigorod, King Georg, Maputo, Novolazarevskaya, Nia-Chang, Ondrejov, Plana, Penc, Potsdam, Cantiago de Cuba, Simeiz, Ulan-Bator, Helwan).

• Koordinátor: SzU Asztroszovjet, együttműködve Penc KGO-val. • Kritika:

v.2.0

- az észlelések megtörténtek, - a feldolgozás és elemzés elmaradt, - rendszerváltás miatt a kapcsolatok folytatása elmaradt. Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7.

14

Finnish-Hungarian Doppler Observation Campaign FHDOC • FGI-KGO finn-magyar együttműködés • Finn hálózat 9 pontja, magyar JMR készülékekkel 1983. augusztus 12.-25. • Mérőcsapat: FGI: J. Makinen, O. Ojanen, S. Souranta KGO: Ádám J., Czobor Á., Vass T. • Cél:

a) DBLI módszerhez teszt mérések gyűjtése a finn hálózat nagypontosságú alapvonala 9 pontján végzett doppleres mérésekkel b) Doppleres hálózattal lefedni a finn elsőrendű hálózat egy részét tudományos vizsgálatokhoz Feldolgozás: SADOSA és GEODOP

Eredmények: • • • •

v.2.0

Az a) célt nem sikerült elérni szoftver hiba miatt, A Dopleres koordináták pontosság javító hatású, A SADOSA és a GEODOP megoldások ±0.46 m-re egyeznek, Az ED50-vel transzformálva ez a szám ±0,52 és ±0,36 m. Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7.

15

További doppleres nemzetközi együttműködések • MERIT A tudományos céllal 1984 április- június időszakban végrehajtott MERIT elnevezésű nemzetközi kozmikus geodéziai programban Penc állomásunk is sikeresen részt vett doppleres észlelésekkel (IK oldalról Borovec és Potsdam).

• DÖDOC Ausztria és az NSzK közös DÖDOC kampányának 1979. évi kiegészítő észlelési kampányában vett részt Penc (az alap kampányban Borovec működött), Interkozmosz színekben.

• ALGEDOP Az ALGEDOP program észlelési munkáihoz a KGO segítségnyújtásul rendelkezésre bocsátotta doppleres vevőkészülékét (1983-85 között az Alpok hegyvidékén Ausztria, az NSzK és Olaszország közös programban a geoid magasságok meghatározását végezték).

• Kisegítő feladatok ellátása Plana (Bulgária), …. v.2.0


16

A Doppler műholdas megfigyelések hozadéka • Új eredményeket adott a magyar geodéziai hálózat

–ellenőrzésében, –gyengeségeinek megismerésében, –nemzetközileg elfogadott WGS72 és az ahhoz empirikusan kapcsolható más koordinátarendszerekhez való viszonyában (elhelyezés, tájékozás, méretarány).

• Adalékokkal szolgált a valamely hálózatot alkotó elemek integrált kezeléséhez • Hozzájárult a GPS technika hazai megalapozásához

–Elméleti szempontból: lásd DBLI-t, mint GPS szemléletű interferometrikus megoldást –Mérési és adatfeldolgozási módszertan szempontjából, –Mérési kampányok szervezése és állomáskoordináták szolgáltatása terén.

• Széleskörű nemzetközi együttműködés megvalósítása terén

–mérések szervezésében –konferenciák szervezésében –az eredmények bemutatása, publikációja és elfogadtatása terén –vezető szerepünk kivívásában, megtartásában, érvényre juttatásában.

• A Doppler-korszak a KGO nemzetközi és Közép-Kelet Európai tevékenysége és eredményei terén kiemelkedő korszak volt. Nemzetközi rangot és hírnevet hozott. • A FÖMI identitástudatának egyik pillére lett – együtt a távérzékeléssel. v.2.0


17

• Az eredmények forrásai: –Űrkutatás –Az Állami Földmérés és Térképészet irányítóinak céltudata (Joó I., Szentesi A.) –Skolasztikus vezetés (Almár I.) –„Kalandvágyó”, nemzetközi együttműködésre kész céltudatos kutatók –Multidiszciplináris képzettségi struktúra

• Az eredmények további hozadékai –A távérzékelés helye a FÖMI-ben –Az Állami Földmérés és Térképészet elkötelezettsége az űrkutatás távérzékelési hasznosításában –A GPS hazai bevezetésének gyors megvalósítása –A KGO a kozmikus geodéziai ipar vállalkozóinak „kibocsátója” –A KGO az irányító és oktatói szerepet vállaló kollégák képzőhelye v.2.0


18

Tel.:

Recommend Documents