技術コンサルタント 高須 知二 tomoji takasu
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地球惑星科学連合 2006 年大会. 高時間分解能 GPS/GNSS 衛星時計推定と キネマティック PPP への応用 Estimation of high-rate GPS/GNSS Satellite clock and application to the kinematic-PPP. 技術コンサルタント 高須 知二 Tomoji TAKASU. 背景. PPP( 精密単独測位 ) 精度 (24H) スタティック : 水平 4mm, 垂直 10mm キネマティック : 水平 1-2cm, 垂直 3-4cm - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
高時間分解能高時間分解能 GPS/GNSSGPS/GNSS衛星時計推定と衛星時計推定と
キネマティックキネマティック PPPPPP への応への応用用
Estimation of high-rate GPS/GNSS Satellite clock and appliEstimation of high-rate GPS/GNSS Satellite clock and application to the kinematic-PPPcation to the kinematic-PPP
技術コンサルタント 技術コンサルタント 高須 知二高須 知二Tomoji TAKASUTomoji TAKASU
地球惑星科学連合地球惑星科学連合 20062006 年大会年大会
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背景背景
• PPP( 精密単独測位 ) 精度 (24H)スタティック : 水平 4mm, 垂直 10mmキネマティック : 水平 1-2cm, 垂直 3-4cm
• 精密暦の高品質化IGS Final : 実効 5mm 程度の精度
• 補正モデル高度化• GPS/GNSS 衛星時計補間誤差の問題→
キネマティック PPP への制約
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キネマティックキネマティック PPP (300s)PPP (300s)MIZU(IGS) : 2004/12/25 0:00:00-2:55:00GPST
IGS IGR
CODE JPL
10cm
E-W
N-S
U-D
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キネマティックキネマティック PPP (30s)PPP (30s)MIZU(IGS) : 2004/12/25 0:00:00-2:59:30GPST
IGS (Interpolated) IGR (Interpolated)
CODE JPL
10cm
E-W
N-S
U-D
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キネマティックキネマティック PPP (1Hz)PPP (1Hz)MIZU(IGS) : 2004/12/25 0:00:00-2:59:59GPST
IGS (Interpolated) IGR (Interpolated)
CODE (Interpolated) JPL (Interpolated)
10cm
E-W
N-S
U-D
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HR-HR- 衛星時計推定衛星時計推定 (1)(1)IGS SatClock(300s)
Clock Estimation
IGS SatOrbit
(15min)
QC
(HR)
(300s)
HR Sat Clock
HR Rcv Clock
HR Sat Clock
Interpolation
Static-PPP(300s)
ZTDPOS BIASRcv
Clock
Step1
Step2
OBS
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HR-HR- 衛星時計推定衛星時計推定 (2)(2)
NTdTdtcL )(
IGS SatClock(300s)
IGS SatOrbit(15min)
Rcv Clock
ZTD BIAS
OBS(300s)
HR Rcv Clock
HR Sat Clock
Step1
Step2
OBS(HR)
POS
NTdTdtcL )(
)0( refdtInterpolation
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HR-HR- 衛星時計推定衛星時計推定 (3)(3)
• EKF/S (PPP:3pass, CLK:1pass)• 電離層遅延 : 電離層フリー線形結合• 対流圏遅延 : ZTD 推定 +NMF/GMF• アンテナモデル : IGS01.PCV/IGS05.ATX
• 局位置変動 :固体地球潮汐 , 海洋荷重 , 極運動潮汐
• Phase Windup 補正
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GT0.6.2GT0.6.2
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HR-IGSHR-IGS 局局
ALGOAMC2
AREQ
ARTU
BAN2BOGT
BREW CHUR
CRO1
DGAR
FAIR
GLPS
GODFGOLD
GOPE
GUAM
HLFX
HRAO
IISC
ISPA
J OGJ
KELY
KOKB
KOUR
LPGM
MAD2MADR
MALI
MAS1
MATE
MBAR
MCMZ
MIZU
MKEA
MOBN
MSKU
NNOR
NRIL
NYA2
OBE2
OKC2
OUS2
PERT
PETS
PIMO
POL2
POTM
QUINREDU
SANT
TASH
TIDB
ULABUSN3 USUDVILL
WUH2
YELL
(2004/12, 58 Stas)
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HR-HR- 衛星時計衛星時計 (1)(1)
0:00 6:00 12:00 18:00 0:00-0.5
0
0.5
Clo
ck B
ias
Err
or
(nse
c)
REF: IGS Final MEAN: -0.0002nsec RMS: 0.0062nsec
PRN01 : 2004/12/25 0:00:00-23:59:59 GPST
wrt IGS Final (300s)
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HR-HR- 衛星時計衛星時計 (2)(2)
0:00 6:00 12:00 18:00 0:00-0.5
0
0.5
Clo
ck B
ias
Err
or
(nse
c)
REF: IGS Final(interpolated) MEAN: 0.0022nsec RMS: 0.1176nsec
wrt IGS Final Interpolated (1Hz)
PRN01 : 2004/12/25 0:00:00-23:59:59 GPST
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10-1
100
101
102
103
104
105
10-14
10-13
10-12
10-11
Averaging Time (sec)
Alla
n D
evia
tion
y (
)
衛星時計安定度衛星時計安定度2004/12/25 0:00:00-23:59:59 GPST
Block II/IIA CsBlock II/IIA RbBlock IIR Rb
Ref: AMC2 (HM)
150s15s
Clock Interpolation Error
300s : 0.05-0.3ns 30s : 0.01-0.03ns
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HR-PPPHR-PPP
• HR- 衛星時計を使った高時間分解能キネマティック PPP
• 高精度化 / 高安定化アンテナ位相モデル対流圏遅延推定 (ZTD/Gradient)Mapping Function食衛星の取り扱い (Block II/IIA)Sidereal Filter
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1Hz HR-PPP1Hz HR-PPP 測位解例測位解例MIZU(IGS) : 2004/12/25 0:00:00-2:59:59GPST
CODE (Interpolated)
1Hz HR-PPP
E-W
N-S
U-D
10cm
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Sidereal FilterSidereal FilterMIZU(IGS) : 2004/12/25 0:00:00-2:59:59GPST
without Sidereal Filter
with Sidereal Filter
E-W
N-S
U-D
10cm
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相対測位との比較相対測位との比較HR-PPP 相対測位
測位解 絶対値(ITRF) 基準局相対
測位精度(水平 1σ )
1~2cm1cm+
?ppm× 基線長
観測雑音 9mm6mm(短基線)
18mm(長基線)
リアルタイムリアルタイム
精密暦精度依存RTK (短基線)
? (長基線)
多点解析 早い 遅い
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解析実行時間例解析実行時間例
条件 実行時間
HR 衛星時計推定
1Hz-3H30 衛星,50 局
32 分
HR-PPP1Hz-3H58 局
1 時間 33 分
Pentium4 3.2GHz, Win XP, GT0.6.2, Matlab6.5.1
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HR-PPPHR-PPP の応用例の応用例
• 新潟県中越地震 地殻変動計測 (2004/10/23, M6.8)
• スマトラ地震 地震波観測(2004/12/26, M9.0)
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138E 138.5E 139E 139.5E
37N
37.5N
940051 柏崎1950204 金山
950206 只見
950207 福島南郷
950236 鹿瀬950237 寺泊
950238 新潟加茂
950239 栃尾
950240 小千谷
950242 新潟大和
950244 松之山
950246 塩沢
960566 出雲崎
960567 柏崎2 960568 守門
960571 小須戸
970801 檜枝岐
970806 新潟巻
970807 新潟三島
970810 新潟栄 020961 新潟下田
020962 高柳
020963 湯之谷020964 安塚
新潟県中越地震 地殻変動新潟県中越地震 地殻変動 (1)(1)
新潟県中越地震 M6.8,
2004/10/238:56 UTC
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塩沢 檜枝岐 松之山 安塚 湯之谷 新潟大和 高柳 福島南郷 只見 小千谷 守門 柏崎2 柏崎1 栃尾 金山 新潟三島 出雲崎 新潟下田 新潟栄 新潟加茂 寺泊 鹿瀬 小須戸 新潟巻 GRID: 0.05m
新潟県中越地震 地殻変動新潟県中越地震 地殻変動 (2)(2)電子基準点 位置変動 E-W : 2004/10/23 GPST
10cm
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新潟県中越地震 地殻変動新潟県中越地震 地殻変動 (3)(3)電子基準点 位置変動 N-S : 2004/10/23 GPST
8:00 9:00 10:00 11:00
塩沢 檜枝岐 松之山 安塚 湯之谷 新潟大和 高柳 福島南郷 只見 小千谷 守門 柏崎2 柏崎1 栃尾 金山 新潟三島 出雲崎 新潟下田 新潟栄 新潟加茂 寺泊 鹿瀬 小須戸 新潟巻 GRID: 0.05m
10cm
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新潟県中越地震 地殻変動新潟県中越地震 地殻変動 (4)(4)電子基準点 位置変動 U-D : 2004/10/23 GPST
8:00 9:00 10:00 11:00
塩沢 檜枝岐 松之山 安塚 湯之谷 新潟大和 高柳 福島南郷 只見 小千谷 守門 柏崎2 柏崎1 栃尾 金山 新潟三島 出雲崎 新潟下田 新潟栄 新潟加茂 寺泊 鹿瀬 小須戸 新潟巻 GRID: 0.05m
10cm
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新潟県中越地震 地殻変動新潟県中越地震 地殻変動 (3)(3)電子基準点 小千谷 (950240) : 2004/10/23 GPST
8:00 9:00 10:00 11:00-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
M6.8M6.3
M6.0M6.5 M5.7
E-W
N-S
U-D
Dis
pla
cem
ents
(cm
)
10cm
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新潟県中越地震 地殻変動新潟県中越地震 地殻変動 (3)(3)
-100
10 -10
0
10-10
0
10
(cm)
E
N
S
W
電子基準点小千谷 (950240)
2004/10/23 GPST
8:00:00 ~ 8:56:00
8:56:30
8:57:009:00:00
~ 9:12:00
9:12: 3 0~ 9:34:00
9 :34:30
9 :35:00~ 11:00
M6.8 8:56M6.3 9:03M6.0 9:11M6.5 9:34M5.7 10:45
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-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
Dis
pla
cem
ents
(cm
)
新潟県中越地震 地殻変動新潟県中越地震 地殻変動 (4)(4)電子基準点 小千谷 (950240) : 2004/10/23 GPST
E-W
N-S
U-D : GSI F2 解 10/22: GSI F2 解 10/2410cm
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ARTU CHUR
DGAR
IISC
J OGJ
NRIL
POL2USUD
WUH2
スマトラ地震 地震波 スマトラ地震 地震波 (1)(1)
Sumatra - Andaman Islands Earthquake M9.0,
2004/12/26 0:58:53UTC
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スマトラ地震 地震波観測 スマトラ地震 地震波観測 (2)(2)
(2004/12/26 1:00-2:00 GPST)
JOGJ 2024km
IISC 2283km
DGAR 2861km
WUH2 3586km
POL2 4841km
USUD 5672km
ARTU 6754km
NRIL 7351km
CHUR 13076km
10cm
E-W
N-S
U-D
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スマトラ地震 地震波観測 スマトラ地震 地震波観測 (3)(3)POL2(IGS) : 2004/12/26 GPST
R:3.4km/s=4841km/1440s0:59
24min
R
L
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スマトラ地震 地震波観測 スマトラ地震 地震波観測 (4)(4)POL2(IGS) - AAK(GSN-IRIS) (d=17.1km)
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スマトラ地震 地震波観測 スマトラ地震 地震波観測 (5)(5)ARTU(IGS) - ARU(GSN-IRIS) (d=0.3km)
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スマトラ地震 地震波観測 スマトラ地震 地震波観測 (6)(6)DGAR(IGS) - DGAR(GSN-IRIS) (d=18.2km)
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スマトラ地震 地震波観測 スマトラ地震 地震波観測 (7)(7)DGAR(IGS) - DGAR(GSN-IRIS) (d=18.2km)
(0.01Hz- )
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スマトラ地震 地震波観測 スマトラ地震 地震波観測 (8)(8)DGAR(IGS) - DGAR(GSN-IRIS) (d=18.2km)
(0Hz-0.01Hz)
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まとめまとめ
• HR-GPS/GNSS 衛星時計推定• HR-PPP の手法• HR-PPP の応用例
地殻変動解析、地震波観測• 今後の課題 :
リアルタイム、長周期ノイズ低減、高速化
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