Die Arbeitsgruppe arbeitet seit 2007 an der Entwicklung eines eigenen präzisen Echtzeit-Positionierungssystems, das durch ein Frühwarnsystem für Georisiken motiviert ist. Auf der Serverseite stellen wir mit der EPOS-RT-Softwareplattform Multi-GNSS-Orbits, Taktraten und Phasenverzögerungen (UPDs) über das Internet für die präzise Punktpositionierung (PPP) in Echtzeit bereit. Auf Anwenderseite wurden die PPP-Mehrdeutigkeitsfixierung und die regionale Augmentation entwickelt, um die Konvergenzzeit der traditionellen PPP zu verkürzen bzw. eine sofortige Mehrdeutigkeitsfixierung zu ermöglichen. Als eines der IGS-Echtzeitanalysezentren bieten wir einen skalierbaren Positionierungsdienst mit einer Genauigkeit von bis zu einem Millimeter unter Verwendung von GPS-, GLONASS-, GALILEO- und BeiDou-Signalen für verschiedene Anwendungen wie GNSS-Echtzeit-Seismologie, GNSS-Meteorologie usw. an.

Aktuell werden mehrere dichte LEO-Konstellationen mit Hunderten bis Tausenden von Satelliten für die globale Kommunikation geplant, und einige von ihnen sind bereit, neben dem IRIDIUM-System mit seinen 66 Satelliten, die bereits in Betrieb sind, Satelliten zu starten. [bm1] Mit Navigationssignalen, die von den LEO-Satelliten gesendet werden, wird die Beobachtungsgeometrie der Benutzerstationen nicht nur wegen der größeren Anzahl von Satelliten, sondern auch wegen der schnellen Bewegung der LEO-Satelliten (1 bis 2 Stunden pro Umlauf) erheblich vergrößert. Folglich könnten Positionen auf cm-Ebene innerhalb weniger Minuten erreicht werden. Wir haben die derzeitige GNSS-Datenverarbeitungsplattform so erweitert, dass sie alle GNSS-Daten umfasst, um einen Prototyp von LeGNSS zu entwickeln und die Auswirkungen einer LEO-Konstellation auf die derzeitigen GNSS-RTS zu demonstrieren und schließlich die beste und pragmatische Datenverarbeitungsstrategie von LeGNSS zu ermitteln und die Softwareplattform zu realisieren.

Heute wird GNSS in großem Umfang für die Positionierung und Navigation im Freien verwendet. Seine Leistung hängt jedoch stark von der Qualität der kontinuierlichen Signale ab, die an einen Empfänger gerichtet sind. Daher funktioniert GNSS in der Regel nicht, wenn die Satellitensignale stark blockiert sind, z. B. in Straßenschluchten und in Innenräumen. Aus diesem Grund werden aktive Navigationssysteme oder zusätzliche Sensoren in das GNSS integriert, wie z. B. das höchst effektive Trägheitsnavigationssystem (INS). Andere Sensoren wie Kilometerzähler, Magnetometer, Wi-Fi, Ultrabreitband (UWB), optische Sensoren usw. werden ebenfalls berücksichtigt. Da das GNSS/INS-Integrationssystem auch präzise Einstellungen liefern kann, die für eine Reihe von beweglichen Plattformen im Erdbeobachtungssystem (EOS) sehr wichtig sind, hat die Arbeitsgruppe in den letzten Jahren intensiv an der Entwicklung eines eigenen Softwarepakets für die Multisensornavigation sowohl nach der Mission als auch in Echtzeit gearbeitet. Neben der Theorie und den Algorithmen für jeden einzelnen Sensor sind strenge mathematische Modelle und eine ausgefeilte Qualitätskontrolle die Hauptanliegen bei der Integration mehrerer Sensoren.

Mit dem Echtzeit-Präzisionsdienst können Standortverschiebungen für die Überwachung von Georisiken abgeleitet werden, z. B. für die Erdbeben-, Vulkan- und Tsunami-Überwachung und Frühwarnung (Dep. 2). Auch für die luft- und schiffsgestützte GNSS-Reflektometrie und die optische Fernerkundung (Sektion 1.4) sowie für Schwerkraftmessungen (Sektion 1.2) können genaue Flugbahnen und Fluglagen bereitgestellt werden. Ionosphärische und troposphärische Informationen können in Echtzeit sowohl für stationäre als auch von mobilen Plattformen für die Vorhersage kurzfristiger Wetterereignisse bestimmt werden (Sektion 1.1). Die Kombination von GNSS-Präzisionsortungsdiensten mit den derzeitigen Sensoren in den betreffenden Bereichen, wie z. B. Beschleunigungsmessern, seismischen Sensoren und Wasserdampfradiometern, können die Ergebnisse aufgrund ihrer Komplementarität erheblich verbessern.

[1]    Ge M, G. Gendt, M. Rothacher, C. Shi, J. Liu(2008). Resolution of GPS carrier-phase ambiguity in precise point positioning with daily obeservations. Journal of Geodesy, 82(7) :389-399. DOI:10.1007/s00190-007-0187-4

[2]    Ge M, Douša J, Li X, Ramatschi M, Nischan T, Wickert J (2012): A novel real-time precise positioning service system: global precise point positioning with regional augmentation. - Journal of Global Positioning Systems, 11(1):2-10. DOI: http://doi.org/10.5081/jgps.11.1.2

[3]    Li X, Zhang X, Ge M (2011): Regional reference network augmented precise point positioning for instantaneous ambiguity resolution. Journal of Geodesy, 85(3):151-158. DOI: 10.1007/s00190-010-0424-0

[4]    Li X, Ge M, Dai X, Ren X, Fritsche M, Wickert J, Schuh H. (2015): Accuracy and reliability of multi-GNSS real-time precise positioning: GPS, GLONASS, BeiDou, and Galileo. Journal of Geodesy, 89(6):607-635. DOI:10.1007/s00190-015-0802-8

[5]    Li, B, Ge H, Ge M, Nie L, Shen Y, Schuh, H. LEO enhanced Global Navigation Satellite System (LeGNSS) for real-time precise positioning services, Journal of Geodesy, in revision

[6]    Reid TG, Neish AM, Walter TF, Enge PK (2016): Leveraging Commercial Broadband LEO Constellations for Navigation. The 29th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2016), Portland,

[7]    Gao Z, Ge M., Shen W, Zhang, H., Niu, X. (2017): Ionospheric and receiver DCB-constrained multi-GNSS single-frequency PPP integrated with MEMS inertial measurements. Journal of Geodesy, 91(11):1351-1366. DOI:10.1007/s00190-017-1029-7.

[8]    Gao Z, Zhang H., Ge M., Niu X., Shen W, Wickert J., Schuh, H. (2016): Tightly coupled integration of multi-GNSS PPP and MEMS inertial measurement unit data. GPS solutions, 2(21), 377-391.

• IGS-RTAC HT-RTP
• Tidal Loading and Asthenospheric Anelasticity
• Delay-Doppler Map (DDM) Based Retrieval for GNSS-R Altimetric Sea Surface Heights from CYGNSS Constellations
• EWRICA

• ADVANTAGE
• GeoSHM: GNSS and EO for Structural Health Monitoring of Bridges, ESA Project, 2013-2014
• SARTP: Online-GNSS service with scalable accuracy for precise positioning and navigation, German Federal Ministry of Economics and Technology, 2010-2011.
• G-SEIS: GPS-surface deformation within seconds, Federal Ministry of Education and Research Germany, 2007-2010.