Вісники та науково-технічні збірники, журнали
Permanent URI for this communityhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/12
Browse
3 results
Search Results
Item Accuracy estimation of the components of zenith tropospheric delay determined by the radio sounding data and by the GNSS measurements at Praha-libus and GOPE stations(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-23) Заблоцький, Федір; Паляниця, Богдан; Кладочний, Богдан; Невмержицька, Олена; Zablotskyi, Fedir; Palianytsia, Bohdan; Kladochnyi, Bohdan; Nevmerzhytska, Olena; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityМета цієї роботи полягає в оцінюванні точності визначення вологої складової зенітної тропосферної затримки (ЗТЗ) із ГНСС-спостережень та точності визначення гідростатичної складової за моделлю Саастамойнена у порівнянні зі значеннями, отриманими за радіозондуванням. Зенітну тропосферну затримку прийнято визначати, в основному, двома методами – традиційним, а саме радіозондуванням, та використовуючи моделі атмосфери, наприклад, модель Саастамойнена, а також методом ГНСС-вимірювань. У цьому дослідженні визначення гідростатичної складової зенітної тропосферної затримки виконувались за даними радіозондування, отриманими на аерологічній станції Praha у 2011–2013 рр та 2018 р. Дані опрацьовано для середніх декад січня і липня кожного року на 0 год Всесвітнього часу. Волога складова обчислювалась за даними ГНСС-спостережень. За даними значної кількості радіозондувань на аерологічній станції Praha-Libus визначено гідростатичні та вологі складові зенітної тропосферної затримки (ЗТЗ) і такої ж кількості значень ЗТЗ, виведених для відповідних часових інтервалів із ГНСС-вимірювань на референцній станції GOPE. За ними визначено величини вологої складової ЗТЗ і порівняно їх із відповідними даними, отриманими із радіозондувань. Встановлено, що похибка гідростатичної складової в зимовий період не перевищує 10 мм за абсолютною величиною, а в літній період – приблизно в 1,5 рази є меншою. Це пояснюється відмінностями у стратифікації тропосфери та нижньої стратосфери у зимовий і літній періоди. Що ж стосується вологої складової ЗТЗ, то її похибки не перевищують: взимку 15 мм; влітку – 35 мм. Отримані різниці у літній період мають від’ємний знак, що вказує на систематичне зміщення, а в зимовий – як від’ємний, так і додатний. Сьогодні є багато досліджень, спрямованих на підвищення точності визначення зенітної тропосферної затримки українських та іноземних авторів, однак питання точності визначення гідростатичної складової досі залишається відкритим. У цьому дослідженні подані рекомендації щодо подальших вивчень у напрямку підвищення точності визначення зенітної тропосферної затримки.Item The determination and procedure transformation of the ionosphere parameters with GNSS-observations(Видавництво Львівської політехніки, 2015) Yankiv-Vitkovska, L.; Savchuk, S.; Pauchok, V.Purpose. Solutions to the problems of coordinate-time provision based on continuous GNSS-observations is based on the processing of large data sets of code and phase measurements. One of the possible additional options for conducting this study is computation of the numerical characteristics of the ionospheric impact on the signals distribution from the satellites - the values of the total electron density (TEC). These characteristics reflect the dynamics of the atmosphere ionization that is important in terms of monitoring the circumterrestrial space. Arrays of the STEC and VTEC values are so significant that there is actual problem of preparing ionosphere parameters for their further analysis and use. To solve this problem, we proposed a technique based on a set of programs that convert VTEC data measurements to a format suitable for the analysis. Methods. TEC indicators can be computed due to the automated processing of files with GNSS-observation results from each satellite for an individual station. Processing algorithm is based on the use of the computed code and phase pseudo-distances in the receiver and calibration coefficients. This algorithm allows you to get the TEC values in two ways: a) according to the phase measurements only and having used the results of phase ambiguities in the network as a whole beforehand and b) according to the code measurements only that were smoothed beforehand. In one-station algorithm, TEC value is determined for an individual station according to the measurements of all satellites during the period of 24 hours. For converting STEC (along the satellite-receiver beam) in vertical VTEC, a vertical single-layer model of the ionosphere is used. This model presupposes that all the electrons are concentrated in a thin layer that is located at a certain height above the Earth's surface. Results. For determination of the spatial TEC distribution, an algorithm of processing GPS measurements for multiple-stations was implemented using a network of active reference stations in the Western Ukraine. The network consists of 17 stations that work under control of specialized software in real time to provide the RTK services to the wide range of users interested in geodetic areas. Scientific novelty. The program for calculation of the STEC and VTEC values was written. This program uses already known subprograms, that are used for reading RINEX files, detection, estimation, and elimination of cyclical phasejumps, which arise in the process of measurements, subprograms that we developed for smoothing code measurements, receiving differential corrections at the time, calculation of the horizontal coordinates of the satellite on the observational station, direct calculation of TEC and subsequent storage of the received data in the new file on the server of Lviv Polytechnic National University. The entire program was compiled for the Linux operating system and automated for use with observational data of permanent IGS station SULP. The research resulted in improvement of an algorithm for determining the parameters of the ionosphere, development and implementation of software for regular computing of the ionospheric parameters - slant (STEC) and vertical (VTEC) values of total electron content, and proving of its practical use on SULP station. Practical significance. Calculation of the parametres of ionosphere at fixed moments of observation for each GNSS- satellite. Мета. Розв’язування задач координатно-часового забезпечення на основі безперервних GNSS- спостережень базується на опрацюванні великих масивів даних кодових та фазових вимірювань. Одним із можливих додаткових варіантів такого опрацювання є обчислення числових характеристик впливу іоносфери на поширення сигналів від супутників - значень загальної концентрації електронів ТЕС. Ці характеристики відображають динаміку іонізації атмосфери, що важливо з погляду моніторингу навколоземного простору. Масиви значень ТЕС (STEC і VTEC) такі значні, що виникає актуальна задача підготовлення даних параметрів іоносфери для їхнього подальшого аналізу та використання. Для розв’язання цієї задачі ми пропонуємо методику, що грунтується на комплексі програм, які перетворюють дані вимірювання VTEC до форми, зручної для аналізу. Методика. Обчислення ТЕС відбувається внаслідок автоматизованого опрацювання файлів GNSS-спостережень для окремої станції по кожному супутнику. Алгоритм опрацювання базується на використанні виміряних кодових і фазових псевдовідстаней у приймачі та калібрувальних коефіцієнтів. Він дає змогу отримувати значення ТЕС у двох варіантах: а) лише за фазовими вимірюваннями, попередньо використавши розв’язки фазових неоднозначностей у мережі загалом та б) лише за кодовими вимірюваннями, попередньо згладивши їх. Після чого кодові псевдовідстані згладжуються підібраними на основі апроксимованих змін фази у часі відповідними функціями. В одностанційному варіанті визначаються значення ТЕС над окремою станцією за вимірюваннями всіх супутників на 24-годинному інтервалі. Для перерахунку STEC у вертикальний VTEC використовується одношарова модель іоносфери. Результати. Для отримання просторового розподілу ТЕС був реалізований алгоритм багатостанційної обробки GPS вимірів з використанням мережі активних референцних станцій Західного регіону України. Мережа складається із 17 станцій, які працюють під управлінням спеціалізованого програмного забезпечення у режимі реального часу для забезпечення послугами RTK широкого кола користувачів геодезичного спрямування. Наукова новизна: Розроблено програму для обчислення похилих STEC і вертикальних VTEC значень ТЕС, що використовуються для читання RINEX файлів, виявлення, оцінки та усунення циклічних фазових стрибків, що виникають під час вимірювань; підпрограми для згладження кодових вимірювань, отримання диференційних поправок на момент обчислення, обчислення горизонтальних координат супутника на станцію спостережень, безпосереднє обчислення ТЕС і подальшого зберігання отриманих даних VTEC і ТЕС в нових файлах на сервері Львівської політехніки. Вся програма була скомпільована для операційної системи Linux і доведена до автоматизованого використання з даними спостережень перманентної IGS станції SULP. Практична значущість. Обчислення параметрів іоносфери на фіксовані моменти спостереження від всіх доступних GNSS-супутників. Цель. Решение задач координатно-временного обеспечения на основе непрерывных GNSS-наблюдений базируется на обработке больших массивов данных кодовых и фазовых измерений. Одним из возможных дополнительных вариантов такой обработки является вычисление числовых характеристик влияния ионосферы на распространение сигналов от спутников - значений обшей концентрации электронов ТЕС. Эти характеристики отражают динамику ионизации атмосферы, что важно с точки зрения мониторинга околоземного пространства. Массивы значений ТЕС (STC и VTEC) так значительны, что возникает актуальная задача подготовка данных параметров ионосферы для их дальнейшего анализа и использования. Для решения этой задачи нами предлагается методика, базирующаяся на комплексе программ, которые преобразуют данные измерения VTEC к форме, удобной для анализа. Методика. Вычисление ТЕС происходит вследствие автоматизированной обработки файлов GNSS-наблюдений для отдельной станции по каждому спутнику. Алгоритм обработки базируется на использовании измеренных кодовых и фазовых псевдорасстояний в приемнике и калибровочных коэффициентов. Он позволяет получать значение ТЕС в двух вариантах: а) только за фазовыми измерениями, предварительно использовав решения фазовых неоднозначностей в сети в целом и б) только по кодовым измерениям, предварительно сгладив их. После чего кодовые псевдорасстояния сглаживаются подобранными на основе аппроксимированных изменений фазы во времени соответствующими функциями. В одностанцийном варианте определяются значения ТЕС над отдельной станцией по измерениям всех спутников на 24-часовом интервале. Для пересчета STEC в вертикальный VTEC используется однослойная модель ионосферы. Результаты. Для получения пространственного распределения ТЕС был реализован алгоритм многостанпионные обработки GPS- измерений с использованием сети активных референцных станций Западного региона Украины. Сеть состоит из 17 станций, которые работают под управлением специализированного программного обеспечения в режиме реального времени для обеспечения услугами RTK широкого круга пользователей геодезического направления. Научная новизна: Разработана программа для вычисления наклонных STEC и вертикальных VTEC значений ТЕС, используемых для чтения RINEX-файлов, выявления, оценки и устранения циклических фазовых скачков, возникающих в процессе измерений; подпрограммы для сглаживания кодовых измерений, получения дифференциальных поправок на момент вычисления, вычисления горизонтальных координат спутника на станциюнаблюдений, непосредственное вычисление ТЕС и дальнейшего хранения полученных данных и в новых файлах на сервере Львовской политехники. Вся программа была скомпилирована для операционной системы Linux и доведена до автоматизированного использования с данными наблюдений перманентной IGS станции SULP. Практическая значимость. Вычисление параметров ионосферы на фиксированные моменты наблюдения от всех доступных GNSS спутников.Item Порівняння вологої складової зенітної тропосферної затримки, виведеної із GNSS-вимірювань, з відповідною величиною із радіозондування(Видавництво Львівської політехніки, 2015) Пазяк, М. В.; Заблоцький, Ф. Д.Оцінити точність вологої складової зенітної тропосферної затримки, отриманої за даними шести GNSS-станцій порівняно з даними радіозондування. Визначення гідростатичної і вологої складових зенітної тропосферної затримки охопило кілька етапів. На першому етапі, з відповідного сайту, за даними центру опрацювання GNNS-вимірювань, вибирали усереднені значення зенітної тропосферної затримки. На другому етапі, застосовуючи аналітичну модель Saastamoinen, обчислювали гідростатичну компоненту, за точно виміряним (на висоті антени) значенням атмосферного тиску. На третьому етапі визначали вологу складову як різницю між значенням зенітної тропосферної затримки, виведеної із GNNS-вимірювань та її гідростатичною компонентою. Перевагами такого підходу у визначенні тропосферної затримки порівняно з іншими методами є безперервність GNNS-спостережень та незалежність їх від погодних умов. Отримані значення порівнювали з відповідними величинами, визначеними за даними радіозондування, які в цьому дослідженні приймали як контрольні. В результаті опрацювання 120-ти вертикальних профілів радіозондувань, на шести аерологічних станціях та за даними шести GNSS-станцій - обчислено значення гідростатичної і вологої компонент зенітної тропосферної затримки для середніх декад січня і липня 2011 та 2013 років. Дані радіозондувань опрацьовано за два роки, оскільки такий досить об’ємний і масивний матеріал дав змогу надійніше уточнити та оцінити, насамперед, характер отриманих значень гідростатичної складової тропосферної затримки, оскільки точність її визначення безпосередньо впливатиме на точність встановлення вологого складника. За результатами обчислень отримано різниці гідростатичної і вологої складових зенітної тропосферної затримки та оцінено їхню точність. Отримані результати слугують підгрунтям для подальшого підвищення точності визначення вологої складової із GNSS-вимірювань, зокрема для визначення просторово-часових змін та вмісту осаджуваної водяної пари в атмосфері в даному регіоні, що є важливим для прогнозування погоди. Целью работы является оценить точность влажной составляющей зенитной тропосферной задержки, полученной по данным шести GNSS-станций по сравнению с данными радиозондирования. Определение гидростатической и влажной составляющих зенитной тропосферной задержки делилось на несколько этапов. На первом этапе, с соответствующего сайта по данным центра обработки GNNS-измерений, выбирались усредненные значения зенитной тропосферной задержки. На втором этапе, применяя аналитическую модель Saastamoinen, исчислялась гидростатическая компонента, по точно измеренным (на высоте антенны) значениям атмосферного давления. На третьем этапе определялась влажная составляющая, как разница между значением зенитной тропосферной задержки, выведенной из GNNS-измерений и ее гидростатической компонентой. Преимуществами такого подхода при определении тропосферной задержки по сравнению с другими методами является непрерывность GNNS-наблюдений и независимость их от погодных условий. Полученные значения сравнивались с соответствующими величинами, определенными по данным радиозондирования, которые в данном исследовании принимались как контрольные. В результате обработки 120-ти вертикальных профилей радиозондирования, на шести аэрологических станциях и по данным шести GNSS-станций - вычислено значение гидростатической и влажной компонент зенитной тропосферной задержки для средних декад января и июля 2011 и 2013. Данные радиозондирования обработаны за два года, поскольку такой достаточно объемный и массивный материал позволил надежнее уточнить и оценить, прежде всего, характер полученных значений гидростатической составляющей тропосферной задержки, так как точность ее определения непосредственно будет влиять на точность определения влажной составляющей. По результатам вычислений получено разницы гидростатической и влажной составляющих зенитной тропосферной задержки и оценена их точность. Полученные результаты служат основой для дальнейшего повышения точности определения влажной составляющей с GNSS-измерений, в частности, для определения пространственно-временных изменений и содержания осаждаемых водяного пара в атмосфере в данном регионе, что важно для прогнозирования погоды. The purpose of this paper is to evaluate an accuracy of the wet component of zenith tropospheric delay obtained by the data of six GNSS stations in comparison with radio sounding data. The determination of hydrostatic and wet components of zenith tropospheric delay was divided into several stages. In the first phase , with an appropriate site for data center processing GNNS-measurements averaged values of zenith tropospheric delay were selected. In the second step, using an analytical model of Saastamoinen, a hydrostatic component was calculated, with precisely measured (at the height of the antenna) value of atmospheric pressure. The third phase a wet component was determined as the difference between zenith tropospheric delay, derived from GNNS measurements and its hydrostatic component. The advantages of this approach in determining the tropospheric delay in comparison with other methods is continuity of GNNS observations and their independence of weather conditions. The obtained values were compared with the corresponding values determined according to the radio soundings , which were taken in this study as controls. As a result of processing of 120 vertical profiles of radio soundings , at six aerological stations and by the data from six GNSS stations the value of hydrostatic and wet component of zenith tropospheric delay was calculated for middle ten day period of January and July 2011 and 2013. Radio soundings data worked for two years , so a fairly lengthy and massive material is allowed to refine and evaluate reliable primarily the nature of the values of the hydrostatic component of tropospheric delay so as exactness of its determination directly will influence on exactness of establishment of moist component. In consequence of our calculations, the difference hydrostatic and wet components of the tropospheric zenith delays were obtained and their accuracy was assessed. These results serve as a basis for further improving of the accuracy of the wet component of GNSS-measurements, in particular, to determine the spatial and temporal changes and precipitable water vapor content in the atmosphere in the region, which is important for weather forecasting.