Tel.:

Tel.: +36 30 9316610 mihaly.szabolcs43@gmail.com Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 1

A doppleres műholdas helymeghatározás alapja a Doppler-csúszás Frekvencia csúszás (Christian Doppler, Ausztria) : f r = f s 1 + 1 c dr dt 1 r i S i (t i,x i,y i,z i ) S i 1 (t i 1,X i 1,Y i 1,Z i 1 ) r i = r i r i 1 Integrált Doppler szám : N i = න f g f r dt t i + t i t i 1 + t i 1 G X g, Y g, Z g, f g r i 1 beat frequency f g f r S f s r i = F mér N i, f s, f g, t i 1, t i, t i 1, t i,.. o r i = F geo X g, Y g, Z g, X i, Y i, Z i, X i 1, Y i 1, Z i 1 Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 2

Navy Navigation Satellite System (NNSS), Transit, NAVSAT A pályák közel polárisak és kör alakúak, h=1075 km, P=107min, 1964-1996 f s =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 f s f r 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. Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 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 Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 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 Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 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: a SADOSA+DBLI szoftver az USA JMR cégnek, a SADOSA szoftvert a SzU Geodéziai Szolgálatának Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 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. Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 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. Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 8

Doppleres műholdmegfigyelési programjaink a magyar geodéziai hálózat pontjain HDOC82 Forrás: A KGO története honlap Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 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: 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. Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 11

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-WEDOC2- ED50-ED79-EROSDOC relációkban, Szignifikáns eltolás és Z-forgatás tapasztalható. Az ellentmondásokból képzett σ o értéke ±0,5 0,7 m körüli. Doppleres nemzetközi együttműködés WEDOC Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 12

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. A Szocialista Országok Geodéziai Szolgálatainak Doppleres Műholdmegfigyelési Kampányai GSSC-DOC Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 13

Doppleres nemzetközi együttműködések IKDOK Globális hálózati megfigyelés Interkozmosz ICDOC1987/88 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: - 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: 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

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),. További doppleres nemzetközi együttműködések Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 16

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. A Doppler műholdas megfigyelések hozadéka Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 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 Mihály Sz.: A Doppler-korszak eredményei, KGO 40 Konferencia, Budapest, 2016. november 7. 18