Evaluierung und Kalibrierung von CHAMP-Akzelerometerdaten anhand von Atmosphärenmodellen

Abstract

Das Ziel dieser Studienarbeit ist die Kalibrierung der durch den STAR-Akzelerometer gemessenen Störbeschleunigung in alongtrack Richtung. Dazu erfolgt zunächst ein Vergleich der aus STAR-Akzelerometermessungen berechneten Atmosphärendichte mit den aus Atmosphärenmodellen berechneten Atmosphärendichten für den Satelliten CHAMP. Die Atmosphärendichte wird einerseits aus der alongtrack Richtung der STAR-Akzelerometermessungen durch Umstellung der Gleichung zur Berechnung der Atmosphärenreibung bestimmt. Auf der anderen Seite, wird die Atmosphärendichte mittels der Atmosphärenmodelle DTM2000 und MSIS-86 berechnet. Die auf diese drei Arten bestimmten Atmosphärendichten werden anschließend bezüglich ihres jeweiligen Verlaufes, sowie durch eine Spektralanalyse, durch die Berechnung des Korrelationskoeffizienten und dem Vergleich der Sonnenstrahlung und des geomagnetischen Indexes analysiert. Danach erfolgt die Kalibrierung der aus den STAR-Akzelerometermessungen berechneten Atmosphärendichte anhand der Atmosphärenmodelle, sowohl im Orts- als auch über den Frequenzbereich. Dazu werden die Atmosphärendichten in die Störbeschleunigung in alongtrack Richtung umgerechnet. Dann werden die Kalibrierungsparameter mittels einer vermittelnden Ausgleichung sowohl im Ortsbereich als auch im Frequenzbereich bestimmt. Zum Schluss werden die Kalibrierungsparameter analysiert und die für unterschiedliche Zeiträume berechneten Kalibrierungsparameter miteinander verglichen.

The aim of this paper is the calibration of CHAMP-accelerometer data with respect to atmosphere models. Therefore, the calculated density of atmosphere from STAR-accelerometer measurements is compared with the calculated density from atmosphere models. On the one hand the density is calculated from the conversion of the equation for the air drag using measurements of the STAR-accelerometer in alongtrack direction. On the other hand the density of atmosphere is calculated with the atmosphere models DTM2000 and MSIS-86. The three different methods are discussed graphically and by a spectral analysis, by the calculating of the coefficient of correlation and the development of solar flux and geomagnetic index. After that the calibration of the density of atmosphere from STAR-accelerometer measurements is done in the spatial domain as well as above the frequency domain. In addition the density of atmosphere is converted to the air drag in alongtrack direction. After that the parameter of calibration is calculated by a least-squares adjustment in the spatial domain as well as above the frequency domain. At the end the parameter of calibration are analysed and the calculated parameter of calibration are compared for different time periods.