L'analyse de mesures de télémétrie laser pendant le compagne de French Transportable Laser Ranging System (FTLRS) à Tahiti en 2011

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1 L'analyse de mesures de télémétrie laser pendant le compagne de French Transportable Laser Ranging System (FTLRS) à Tahiti en 2011

2 Motivations: Analyser les mesures lasers pendant le compagne Tahitit Colocalisation entre FTLRS (Français) et MOBLAS (USA) Instruments et Observations: FTLRS à Tahiti entre mai et septembre 2011 Mesures de telemetrie laser d'ilrs GPS capteur THTI et sa position d'igs DORIS capteur PATB sa position d'ids 4 satellites: Lageos 1, Lageos 2, Stella and Starlette satellites

3 Model configurations Satellite orbite: GINS Position de station: DYNAMO --- Gravity model: EIGEN-6S --- Atmospheric density: DTM94 [Berger et al., 1998] --- Planetary ephemerids: DE403 [Standish et al., 1995] Tides: --- Solid earth tides: Model in McCarthy and Petit [2004] --- Solid Earth pole tide: --- Ocean tides: FES2002 [Le Provost, 2002] --- Atmospheric tides --- Atmospheric pression: ECMWF EOP: --- A priori time series: EOPC04 [Gambis, 2004] --- Quasi-diurnal variations: Model of McCarthy and Petit [2004] --- Precession --- Nutation --- Greenwich Sidereal Time Reference system: --- Apriori reference frame: ITRF Celestial reference frame: ICRF [...]

4 L'analyse de mesures de télémétrie laser Télémétrie laser: Précise mesures pour la distance entre station au sol et satellite géodésie Qualité de mesures très importants : moins de stations compares a GPS moins de satellites geodesie Deux méthodes utilisées: i) N*sigma pour filtrer les mesures: Method I ii) filtrage successif: Method II commencer la première fois du gins avec un criteria de criteria relaxe successivement réduire les valeurs de criteria appliquer diffèrent criteria aux stations de hemisphere sud et nord Evaluer les deux methodes avec 1-an analyse de mesures laser ( jusque avant la mission Tahiti Appliquer la methode meilleur dans l'etude de Tahiti

5 1-an analyse de mesures laser avec Methode I and II Procedures: ---Calculer les orbites Lageos 1, Lageos 2, Stella et Starlette en utilisant les mesures laser 2010/6-2011/6 ---Method I: 4* sigma ---Method II: commencer avec les criteria d élimination 10 cm (sud) / 8cm (nord), S arrêter avec 3 cm (sud) /2.5 cm (nord) -Pour chaque station, calculer le residus moyen et l'ecart-type de residus d'un an Criteria de comparaison: --- si le residus moyen, l'ecart-type est reduit pour chacque station --- si les positions de stations sont mieux calcules, en comparant avec les solutions de ITRF/GPS

6 Comparaison de residus moyen de chaque station entre deux methodes differents (Methode I et II) pendant Un an d'analyse de mesures laser vers Lageos 1 New filter représente method (III), Default filter représente method (I) Comparaison de l'ecart-type de résidus pour chaque station entre deux methodes différents (Methode I et II) pendant un an d'analyse de mesures laser vers Lageos 1

7 Comparaison of residus of each arc during 2010/6-2011/6 for station Le 'newfilter' represente la methode II), et le 'defaut filter' est pour methode I)

8 Nombre de mesures sont légèrement diffèrent entre les deux méthodes Method II ne élimine pas trop de mesures Nombre de stations sont le meme pour les deux méthodes

9 D'etude d'un an, on a trouve que: Methode II fonctionne correctement avec les 'core' stations d'ilrs Methode II peut reduire les résidus entre les orbites calcules et stations au sol pour plupart de stations Les ecart-types de résidus sont réduits clairement aussi On peut voir les meme améliorations dans le cas de Stelle et Starlette Plupart de stations/observations sont bien conserves avec Methode II (compare au Methode I)

10 Compagne à Tahiti 2011 Actualités importants: 1) FTLRS était opérationnel a partir de mai 2) Améliorations substantiel realises par replacement d'un filtre interférentiel en mid-juin 3) MOBLAS était opérationnel a partir de aout 4) Compagne est finit en octobre 5) 1240 points normaux de FTLRS vers Lageos 1 et 2 6) 1149 points normaux de MOBLAS vers Lageos 1 et 2 7) Mesurements locals de positions de stations sont conduit par L'IGN en utilisant GPS En mai 2011

11

12 Evaluation de positions de stations: dx, dy and dz sont les changements de positions de stations Par rapport de ITRF2008 instantanées Premiere figure: les erreurs de ces changement Deuxieme figure: l'ecart type de changement dans 3 mois Methodes I et II appliquées pour traiter les mesures laser de Tahiti DYNAMO est utilise pour la premiere fois pour inverser les équations normaux et pour calculer les paramètres, eg., positions de stations > premiere fois de solution de DYNAMO la précision de positions de stations améliorée par Methode II L'ecart-type de positions de stations ne affiche pas des changements claires en utilisant trois mois de mesures

13 Changes de positions de stations (calcules par ) par rapport la solution d'itrf instantanée ----premiere solution

14 Utiliser la solution DYNAMO de première fois (Lageos) Relancer le GINS/DYNAMO pour obtenir la deuxième solution Changes de positions de stations (calcules par ) par rapport la solution d'itrf instantanée --- deuxieme solution

15 Comment évaluer les positions de stations calculées? 1) Evaluer les positions de stations de DYNAMO en utilisant les mesures locales d'ign --- Mesures locales en debut mai Calcul a partir de fin juin la vitesse de stations entre 3 cm/an et 5cm/an --- Mesures locales ne peut pas etre les vraies références 2) Calculer les distances entre les stations --- FTLRS et GPS/DORIS --- MOBLAS et GPS/DORIS --- FTLRS et MOBLAS et comparer les distances entre différents solutions eg., ITRF, DYNAMO, mesures locales

16 Distance entre GPS et FTLRS ---- premiere solution ITRF-Site Survey ITRF Campaign (la1+la2) Site Survey X mm Y mm Z mm 3D Distance mm Distance entre Doris et FTLRS ---- premiere solution ITRF Campaign (la1 + la2) Site Survey X Y Z D Distance Distance entre GPS/DORIS and FTLRS en X, Y, Z directions, aussi distance en 3D (distance en X/Y/Z calcule par: GPS position FTLRS station position) --Colonne 'ITRF': utilise l'itrf instantanée pour GPS/DORIS/FTLRS/MOBLAS --'Sitesurvey': utilise mesures locals par l'ign en mai 'Campaign': Utilise solution pour laser et l'itrf solution pour GPS/DORIS

17 Distance entre GPS et MOBLAS ITRF Campaign (premiere fois) Site Survey ITRF-Site Survey X mm Y mm Z mm Distance mm Distance entre DORIS et MOBLAS ITRF Campaign (premiere fois) Site Survey X Y Z Distance Colocalisation entre laser and GPS is meilleur que DORIS et laser Difference entre l'itrf et 'site survey' est large, in X direction Larger difference (en X and Y direction) avec FTLRS que avec MOBLAS

18 Pourquoi distances (entre GPS et laser) de 'site survey' sont plus grands que ceux d'itrf?? Probleme d'itrf? SLR stations positions d'itrf sont influences par les erreurs d'estimation de vitesse Calcule les positions de stations d'itrf en mai 2011, le meme periode de mesures locales d'ign Compare ces positions d'itrf et du site survey FTLRS ITRF SiteSurvey GPS DORIS MOBLAS X Y Z D distance Larger difference pour les SLRs que GPS/DORIS Erreur d'estimation de vitesse d'itrf est important pour influencer les Solutions de laser à Tahiti Position de GPS d'itrf peut etre un point reference pour evaluer FTLRS et MOBLAS pendant le compagne

19 Why the FTLRS-GPS distance from the site survey is much larger in X-direction than MOBLAS-GPS distance in the same direction? Laser et GPS distance MOBAS-GPS FTLRS-GPS CampaignSite survey Campaign Site survey X 7 mm 19 mm Y 4 mm 9 mm Z 3 mm 6 mm 3-D distance 3 mm 9 mm --IGN site survey: early May Replacement of an optical component in FTLRS in June 2011 Possible slight displacement of FTLRS occured in June, which caused The real position different from the IGN local measured position in May

20 GPS-FTLRS Distance ITRF Campaign First solution Campaign Second solution Site Survey X Y Z D Distance GPS-MOBLAS Distance ITRF Campaign First solution Campaign Second solution Site Survey X Y Z D Distance Results of campaign is between ITRF and site survey Improvements of station position estimation using second dynamo solution compared to first-time solution

21 FTLRS-MOBLAS distance en utilisant Lageos ITRF Campaign First solution Campaign Second solution Site survey X Y Z D Distance (meter) Solution from campaign is better than ITRF

22 Results using Stella Starlette --- Add Method III in calculating the orbit of Stella and Starlette: relax the criteria of filtering from Method II 3.5 cm for northern hemisphere stations 4 cm for southern hemisphere stations --- Method II conserve 80% of data used in Method I Method III conserve 90% of data used in Method I --- Launch DYNAMO for estimating the position stations using Stella+Starlette i) use original ITRF2008 file Ii) use first-time solution using Lageos 1 and 2: ITRF modified

23 The solution of DYNAMO for the station positions using stella and starlette

24 Stella+Starlette (Methode II Stella+Starlette (Methode II + ITRF modified) Lageos Methode II pour 1eme fois Lageos Methode II pour 2eme fois ITRF solution Stella+Starlett e (Methode II + ITRF modified) Lageos Methode II pour 1eme fois Lageos Methode II pour 2eme fois Stella+Starlette GPS-FTLRS Distance (Methode III + ITRF modified) pour 1eme fois) Site Survey Stella+Starlett e (Methode Stella+Starlette (Methode II GPS-MOBLAS III + ITRF modified) Distance pour 1eme fois) ---- The best solution using stella+starlette: is from solution with Method II + ITRF modified ITRF solution Site Survey

25 For the distance between GPS and laser stations: --- Compare results from different solutions from Lageos1+Lageos2 and FTLRS-MOBLAS Distance stella+starlette (Method III ITRF modified) stella+starlette (Method II 1eme fois) stella+starlette (Method II + ITRF modified) 1eme solution Lageos 2eme solution Lageos ITRF Site survey X Y Z D distance Stella+Starlette solution is comparable with solution of Lageos in X/Y direction --- Stella+Starlette solution is worse than that of Lageos in Z direction

26 Conclusions Different methods are developed and evaluated for the analysis of the telemetry laser measurements and a better method (sucessive filtering) is found higher orbit precision better stability of orbit calculation more precision of in calculation for station positions (in Tahiti case) GPS station is used to evaluate the positions of FTLRS/MOBLAS from different solutions Improvements are seen for the two laser stations, compared to their aprior values in ITRF2008, suggesting that the position and velocity of stations can be better estimated Using Lageos 1 and 2 gives better results for FTLRS/MOBALS than Stella/Starlette in the Z direction Calculation of colocalisation between FTLRS and MOBLAS shows good accuracy, compared to ITRF, GPS and DORIS solutions

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