DE102017110994A1 - Method for the determination of snow parameters - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern einer auf einem Grund G angeordneten Schneedecke S, umfassend die Phasen, dass man in einer Initialisierungsphase (I) ohne Schneedecke S auf dem Grund G und bei freiliegender mindestens einer Antenne (A1) der mindestens zwei Antennen (A1, A2) die relative Position zwischen den mit den beiden Empfängern (E1, E2) verbundenen beiden Antennen (A1, A2) der mindestens zwei Antennen (A1, A2) mittels empfangener Mikrowellensignale von Navigationssatelliten aus differentiellen Pseudorange-Messungen und Trägerphasen-Messungen die relative Position zwischen den zwei Antennen (A1, A2) bestimmt und parallel Referenzmessungen zur Signalstärke durchführt; in mindestens einer Entscheidungsphase (D) entschieden wird, ob es sich um feuchten oder trockenen Schnee handelt; in mindestens einer Messphase (M) zu mindestens einem Zeitpunkt, zu dem eine Schneedecke S den Grund G und die eine Antenne (A1) der mindestens zwei Antennen (A1, A2) bedeckt, die schneebedingte Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung und die ganzzahligen Mehrdeutigkeiten der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen bestimmt unter Verwendung der in der Initialisierungsphase (I) abgeleiteten relativen Position, und parallel Messungen zur Signalstärke durchführt; in mindestens einer Ergebnisermittlungsphase (R) zu mindestens einem Zeitpunkt mindestens einen der Schneeparameter Schneewasseräquivalent (SWE), Schneehöhe (HS) und Schneefeuchte (LWC) der auf dem Grund G angeordneten Schneedecke S ermittelt.The invention relates to a method for determining snow parameters of a snow cover S arranged on a base G, comprising the phases that in an initialization phase (I) without snow cover S on the bottom G and at least one antenna (A1) of the at least two antennas (A1, A2) the relative position between the two antennas (A1, A2) of the at least two antennas (A1, A2) connected to the two receivers (E1, E2) by means of received microwave signals from navigation satellites from differential pseudo-orange measurements and carrier-phase measurements determines the relative position between the two antennas (A1, A2) and performs parallel reference measurements on signal strength; in at least one decision-making phase (D) it is decided whether it is wet or dry snow; in at least one measurement phase (M) at least one time at which a snow cover S covers the base G and the one antenna (A1) of the at least two antennas (A1, A2), the snow-related propagation delay in the zenith direction and the integer ambiguities of the determine double-differentiated carrier phase measurements using the relative position derived in the initialization phase (I), and perform parallel measurements of signal strength; At least one of the snow snow equivalent (SWE), snow height (HS) and snowfall (LWC) parameters of the snow cover S arranged on the bottom G is determined in at least one result determination phase (R).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern mithilfe von Mikrowellensignalen von einem oder mehrerer globalen Systeme von Navigationssatelliten (Global Navigation Satellite System, GNSS).The invention relates to a method for determining snow parameters. In particular, the invention relates to a method for determining snow parameters using microwave signals from one or more global navigation satellite systems (GNSS).

Stand der Technik mit FundstellenPrior art with references

Es ist bekannt, dass Signale von Navigationssatelliten im L-Band Mikrowellen-Bereich mit einer Frequenz zwischen 1 und 2 GHz gesendet werden und von GNSS Empfangsgeräten empfangen werden können. Aus den Navigationssatelliten-Signalen leiten GNSS-Empfänger Messungen zur Trägerphase, zur Pseudorange und zur Signalstärke ab. It is known that signals from navigation satellites in the L-band microwave range are transmitted at a frequency between 1 and 2 GHz and can be received by GNSS receivers. From the navigation satellite signals, GNSS receivers derive measurements for carrier phase, pseudorange, and signal strength.

Die Trägerphasen-Messung beinhaltet die Phasenlage des am Empfänger gemessenen sinusförmigen Trägersignals, das von der Entfernung zwischen Satellit und Empfänger, atmosphärischen Verzögerungen und Uhrenfehlern in Navigationssatelliten und Empfängern abhängig ist. Diese Trägerphasen-Messung wird im Empfänger mit einem Regelkreis (Phase Locked Loop, PLL) kontinuierlich bestimmt, der die Abweichung zwischen gemessener und Empfänger-generierter Phasenlage möglichst geringhält.The carrier phase measurement includes the phase position of the receiver's measured sinusoidal carrier signal, which depends on the distance between satellite and receiver, atmospheric delays and clock errors in navigation satellites and receivers. This carrier phase measurement is continuously determined in the receiver with a control loop (Phase Locked Loop, PLL), which minimizes the deviation between measured and receiver-generated phase position.

Die Pseudorange-Messung repräsentiert eine Schätzung des Abstands zwischen Satellit und Empfänger. Diese Pseudorange wird aus der Laufzeit des Signals zwischen Satellit und Empfänger mit einem weiteren Regelkreis (Delay Locked Loop, DLL) bestimmt. Die Trägerphasen- und Pseudorange-Messungen sind die Eingangsgrößen der kinematischen Echtzeit-Positionierung (RTK) [1, 2].The pseudo-orange measurement represents an estimate of the distance between satellite and receiver. This pseudo orange is determined from the transit time of the signal between satellite and receiver with another loop (Delay Locked Loop, DLL). The carrier-phase and pseudo-orange measurements are the inputs of real-time kinematic positioning (RTK) [1, 2].

Die Signalstärke-Messung wird ausgedrückt als das Verhältnis zwischen der empfangenen Signalleistung und der Rauschleistungsdichte (Carrier-to-noise-power-density ratio, C/N0). Dieses wird ebenfalls in den Regelkreisen durch Integration/Akkumulation der empfangenen Signalstärke bestimmt. Die Signalstärke-Messung wird durch den Flüssigwassergehalt des Schnees reduziert, da im Mikrowellenbereich sich die dielektrischen Eigenschaften zwischen Luft und Wasser signifikant unterscheiden. The signal strength measurement is expressed as the ratio between the received signal power and the carrier-to-noise power density ratio (C / N 0 ). This is also determined in the control loops by integration / accumulation of the received signal strength. The signal strength measurement is reduced by the liquid water content of the snow, since in the microwave range, the dielectric properties between air and water differ significantly.

Durch die Prozessierung von GNSS Rohdaten, wie Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen, mit Hilfe von Algorithmen zur RTK-Positionierung, kann die Position einer GNSS Antenne, sogar mit preiswerten Einfrequenz-GNSS-Empfangsgeräten, präzise im Millimeter- bis Zentimeterbereich bestimmt werden [3–6]. Dies lässt eine genaue relative Laufzeitbestimmung zwischen derartigen GNSS Empfangsgeräten und einem Set von globalen Navigationssatelliten zu. Die Güte hängt dabei von der Verfügbarkeit und Elevation der vom GNSS Empfangsgerät im sichtbaren Bereich liegenden Navigationssatelliten ab. Dies gilt für diverse lokale und globale Systeme von Navigationssatelliten (z.B. GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, GAGAN) und deren Kombination [7, 8].By processing GNSS raw data, such as pseudorange and carrier phase measurements, using RTK positioning algorithms, the position of a GNSS antenna, even with low-cost single-frequency GNSS receivers, can be precisely determined in the millimeter to centimeter range [3 -6]. This allows accurate relative run-time determination between such GNSS receivers and a set of global navigation satellites. The quality depends on the availability and elevation of the navigation satellites within the visible range of the GNSS receiver. This applies to various local and global systems of navigation satellites (e.g., GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, GAGAN) and their combination [7, 8].

Es ist des Weiteren bekannt, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von elektromagnetischen Mikrowellen-Signalen im Schnee (im trockenen Zustand in Anteilen bestehend aus Eiskristallen und Luft; im feuchten Zustand zusätzlich bestehend aus Wasser) und auch in den meisten anderen in der Natur vorkommenden Medien kleiner ist als in der Luft bzw. im Vakuum. Sowohl die Abschwächung der Signale, als auch deren Reflexion und Refraktion als auch die Änderung der Signal-Ausbreitungsgeschwindigkeit sind von den dielektrischen Eigenschaften des Schnees sowie der Dichte und dem Feuchtegehalt der jeweiligen Schneedecke abhängig [9–11]. Über die Interaktion elektrischer Mikrowellen-Signale mit einem Medium wie Schnee, können somit Schneeparameter bestimmt werden. It is further known that the propagation velocity of electromagnetic microwave signals in the snow (in the dry state in proportions of ice crystals and air, in the wet state additionally consisting of water) and also in most other naturally occurring media is smaller than in the air or in a vacuum. Both the attenuation of the signals as well as their reflection and refraction as well as the change in the signal propagation speed depend on the dielectric properties of the snow as well as the density and moisture content of the respective snowpack [9-11]. Snow parameters can thus be determined by the interaction of electrical microwave signals with a medium such as snow.

Im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß der Erfindung umfasst der Begriff „Schneeparameter“ wenigstens das Schneewasseräquivalent („snow water equivalent“; SWE) einer Schneedecke das die gesamte in der Schneedecke in vertikaler Richtung in flüssiger und fester Form gespeicherte Wasser beschreibt, die Schneehöhe („height of snow“; HS) einer Schneedecke in vertikaler Richtung und die Schneefeuchte (Anteil des flüssigen Wassers in der Schneedecke; „liquid water content“, LWC) einer Schneedecke in vertikaler Richtung. Der Begriff Schneedecke bezeichnet dabei die lokale Ausprägung des Vorhandenseins von Schnee an einem Ort. Die vom Verfahren bestimmten Schneeparameter werden dabei für den Bereich in der Schneedecke, der durch sämtliche Navigationssatellitensignale durchdrungen wird, als homogen angenommen.In the context of the method according to the invention, the term "snow parameter" includes at least the snow water equivalent (SWE) of a snow cover which describes the total water stored in liquid and solid form in the snowpack, the snow depth ("SWE"). height of snow "; HS) of a snow cover in the vertical direction and the snow light (proportion of liquid water in the snow cover," LWC ") of a snowpack in the vertical direction. The term snow cover refers to the local expression of the presence of snow in one place. The snow parameters determined by the method are assumed to be homogeneous for the area in the snowpack, which is penetrated by all navigation satellite signals.

Schmid et al. [12] beschreiben die Laufzeitverzögerung von L-Band Mikrowellen-Signalen im Schnee, gemessen mit einem aufwärtsschauenden Bodenradar bei 1.6 GHz. Bei diesem Verfahren werden, bei Vorhandensein einer Schneedecke über dem Grund, von einem Radargerät, das im Boden installiert ist, aber mit Blickrichtung zum Himmel, L-Band Signale in die Schneedecke abgegeben und markant an der Grenzfläche zwischen Schneeoberfläche und Atmosphäre reflektiert. Die Antennen dieses Radargerätes nehmen dabei die Zweiwegelaufzeit der Signale durch die Schneedecke auf. Anhand einer Annahme der Schneedichte (SD) (Quotient aus der Masse und Volumen der Schneedecke) und der Anwendung von dielektrischen Schneemodellen, konnte unter trockenen Schneebedingungen die Schneehöhe (HS) ableitet werden [12]. Bei Kenntnis der Schneedichte (SD), kann zudem zusammen mit der ermittelten Schneehöhe (HS) das Schneewasseräquivalent (SWE), als Quotient von Schneehöhe (HS) und Schneedichte (SD) bestimmt werden [12]. Die Schneedichte (SD) kann dazu entweder gemessen, modelliert [12] oder z.B. nach [13] und/oder [14] abgeschätzt werden. Insgesamt haben allerdings Abweichungen in der Dichteermittlung lediglich geringe Auswirkungen [15].Schmid et al. [12] describe the propagation delay of L-band microwave signals in snow, measured with an upward-looking ground radar at 1.6 GHz. In this method, in the presence of a snow cover over the ground, from a radar installed in the ground but facing towards the sky, L-band signals are emitted into the snowpack and markedly reflected at the interface between snow surface and atmosphere. The antennas of this radar record the two-way runtime of the signals through the snowpack. On the basis of an assumption of the snow density (SD) (quotient of the mass and volume of the snow cover) and the application of dielectric snow models, could under dry snow conditions the snow depth (HS) are derived [12]. If the snow density (SD) is known, the snow snow equivalent (SWE) can be determined together with the calculated snow depth (HS), as the quotient of snow depth (HS) and snow density (SD) [12]. The snow density (SD) can either be measured, modeled [12] or estimated according to [13] and / or [14]. Overall, however, deviations in the density determination have only minor effects [15].

Im feuchten Schnee ist die Berechnung von Schneeparametern komplexer, da zusätzlich zur Laufzeitverzögerung auch die Signalabschwächung durch das Auftreten von flüssigem Wasser berücksichtigt werden muss [10]. Koch et al. [15] haben zum ersten Mal mithilfe von GPS-Signalstärkedaten die Schneefeuchte (LWC) der Schneedecke über gesamte Schneeschmelzperioden im Frühjahr kontinuierlich mathematisch und physikalisch mit einem nicht-destruktiven Verfahren zusammen mit dielektrischen Schneefeuchtemodellen [11], extern gemessenen Schneehöhen-Daten sowie einer Annahme der Schneedichte (HS) abgeleitet. Zur Bestimmung der Signalstärke-Abschwächung wurde mindestens eine GPS Antenne am Grund unter der Schneedecke platziert [15, 16]. In Kombination mit Messungen zur Laufzeitverzögerung im Schnee, gemessen mit einem L-Band Bodenradar, konnten zudem die Schneehöhe (HS) und das Schneewasseräquivalent (SWE) sowohl für trockenen als auch für feuchten Schnee bestimmt werden [16]. Die Kombination von GNSS Sensoren mit Bodenradargeräten führt allerdings zu insgesamt hohen Kosten aufgrund der höheren Kosten für die Radargeräte. Zudem haben letztere einen hohen Stromverbrauch und sind aufwendig zu installieren. Damit ist dieser Lösungsansatz für große, dichte Sensornetzwerke und deren Betrieb an entlegenen Orten ungeeignet. Die verwendeten GNSS-Sensoren sind demgegenüber preiswert erhältlich; deren Chips werden z.B. auch in Smartphones als Komponenten verbaut. GNSS-Sensoren sind damit geeignet, die Empfänger-Funktion in preiswerten, zuverlässigen, von externer Energieversorgung unabhängigen und in weitverzweigten Netzwerken angeordneten Anlagen zur Bestimmung von Schneeparametern zu übernehmen. In wet snow, the calculation of snow parameters is more complex, because in addition to the propagation delay, the signal attenuation due to the presence of liquid water has to be taken into account [10]. Koch et al. [15] using GPS signal strength data for the first time, continuously monitored snow snow cover (LWC) throughout the spring snowmelt periods mathematically and physically using a non-destructive method together with dielectric snowmaking models [11], externally measured snow depth data, and an assumption derived from the snow density (HS). To determine signal strength attenuation, at least one GPS antenna was placed on the ground under the snow cover [15, 16]. In combination with measurements of the propagation delay in snow, measured with an L-band ground radar, the snow depth (HS) and the snow water equivalent (SWE) could be determined for both dry and wet snow [16]. The combination of GNSS sensors with ground radars, however, leads to an overall high cost due to the higher cost of radar equipment. In addition, the latter have a high power consumption and are expensive to install. Thus, this approach is unsuitable for large, dense sensor networks and their operation in remote locations. In contrast, the GNSS sensors used are available at low cost; their chips are e.g. also installed in smartphones as components. GNSS sensors are capable of accepting the receiver function in low-cost, reliable, independent-of-energy, high-bandwidth systems for determining snow parameters.

Des Weiteren ist bekannt, dass bislang insbesondere teure, geodätische Mehrfrequenz-GNSS-Empfangsgeräte (bestehend aus einem hochwertigen Uhren-Quarz und einer synchronen Verarbeitung der Signale auf verschiedenen Frequenzen) und Antennen (mit Multipfad-Unterdrückung) zur Detektion von Schneeparametern getestet wurden, wobei die Schneehöhe (HS) reflektometrisch bestimmt wurde. Bei diesem Verfahren befindet sich mindestens eine GNSS Antenne oberhalb der Schneedecke, um sowohl die direkten als auch die an der Schneeoberfläche reflektierten GNSS Signale zu empfangen (z.B. [16–18]). Je nachdem wieviel Schnee liegt, ändern sich die reflektierten Signale, woraus sich die Schneehöhe ableiten lässt. Mit dieser Technik können allerdings nicht der Flüssigwassergehalt und das Schneewasseräquivalent (SWE) ggf. nur indirekt [19] bestimmt werden. Zudem sind diese high-end-GNSS-Empfangsgeräte im Vergleich zu den preiswerten Produkten sehr teuer und somit auch nicht zum Neuaufbau von Sensornetzwerken, z.B. in alpinen und entlegenen Regionen, geeignet. Zudem werden weite, freie und ebene Flächen von ca. 1000 m2 für die GNSS Reflektometrie-Technik benötigt [19, 20], welche z.B. im alpinen Raum kaum aufzufinden ist. Furthermore, it is known that in particular expensive, geodesic multi-frequency GNSS receivers (consisting of a high-quality clock quartz and a synchronous processing of signals at different frequencies) and antennas (with multipath suppression) have been tested for the detection of snow parameters, the snow depth (HS) was determined reflectometrically. In this procedure, at least one GNSS antenna is located above the snowpack to receive both the direct and snow-surface reflected GNSS signals (eg [16-18]). Depending on how much snow lies, the reflected signals change, from which the snow depth can be derived. However, this technique can not determine the liquid water content and the snow water equivalent (SWE) only indirectly [19]. In addition, these high-end GNSS receivers are very expensive compared to the low-cost products and therefore not suitable for rebuilding sensor networks, eg in alpine and remote regions. In addition, wide, free and flat areas of about 1000 m 2 are required for the GNSS reflectometry technique [19, 20], which is scarcely to be found in alpine space, for example.

Des Weiteren sind andere, mechanische, akustische, optische aber auch elektronische Messtechniken zur Bestimmung einzelner Schneeparameter bekannt. Diese sind jedoch nicht in der Lage mehrere Schneeparameter mit einem einfachen Messprinzip und einer einfachen Vorrichtung parallel zu messen. Furthermore, other mechanical, acoustic, optical but also electronic measuring techniques for determining individual snow parameters are known. However, these are not able to measure several snow parameters in parallel with a simple measuring principle and a simple device.

Die vorstehenden Ausführungen berufen sich auf folgenden Stand der Technik:

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The above statements refer to the following state of the art:
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Aufgabe und ZielsetzungTask and objective

Im Hinblick auf die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Bestimmung der Schneeparameter Schneewasseräquivalent (SWE), Schneehöhe (HS) und Schneefeuchte (LWC) bereitzustellen. In view of the above-described disadvantages of the prior art, it was an object of the present invention to provide a new method for determining the snow parameters snow water equivalent (SWE), snow depth (HS) and snow (LWC).

Insbesondere war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Schneeparameter Schneewasseräquivalent (SWE), Schneehöhe (HS) und Schneefeuchte (LWC) bereitzustellen, das mit einfach erhältlichen, preiswerten Geräten sowie kostenlos zugänglichen Rohdaten arbeiten kann, die idealerweise über ein bestehendes Kommunikations-Netzwerk generiert und auch zum Empfänger übertragen werden können.In particular, it was an object of the present invention to provide a method for the determination of snow parameters snow water equivalent (SWE), snow depth (HS) and snow (LWC), which can work with easily available, inexpensive equipment and free accessible raw data, ideally via an existing communication Network can be generated and also transmitted to the receiver.

Weiter war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Schneeparameter Schneewasseräquivalent (SWE), Schneehöhe (HS) und Schneefeuchte (LWC) bereitzustellen das auch in entlegenen Regionen, insbesondere in Regionen ohne externe Energieversorgung, durch Nutzung einer entsprechenden Vorrichtung implementiert werden kann und dabei trotzdem zu zuverlässigen, schnell zugänglichen Ergebnissen führt.It was another object of the present invention to provide a method for determining the snow parameters snow water equivalent (SWE), snow depth (HS) and snow (LWC) which can also be implemented in remote regions, especially in regions without external power supply by using a corresponding device And still leads to reliable, quickly accessible results.

Eine Vorrichtung zur Bestimmung von Schneeparametern, die für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wird in einer parallel eingereichten Patentanmeldung der Erfinder des vorliegenden Verfahrens mit dem Titel „Vorrichtung zur Bestimmung von Schneeparametern“ beschrieben.An apparatus for determining snow parameters that can be used for the method according to the present invention is described in a co-pending patent application of the present inventors entitled "Apparatus for Determining Snow Parameters".

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Die oben angegebenen und weitere, der Erfindung gestellte Aufgaben zu lösen, also die gesuchten Schneeparameter zu bestimmen, ist möglich mit einer mathematischen und physikalischen Ableitung von Größen aus den über einen Zeitraum empfangenen Rohdaten von GNSS-Signalen.The above-mentioned and other objects of the invention to be solved, ie to determine the sought snow parameters, is possible with a mathematical and physical derivation of quantities from the raw data received over a period of GNSS signals.

Wie bereits bei der Darlegung des im Stands der Technik, erfahren Mikrowellen-Signale im Schnee u.a. Brechung, Dämpfung und Laufzeitverzögerungen. Allgemein können zur Berechnung von Schneeparametern, die von den dielektrischen Eigenschaften einer Schneedecke beeinflussten Mikrowellen-Signale verwendet werden, bei welchen es sich im Falle von GNSS Signalen um Trägerphasen-, Pseudorange- und Signalstärke-Messungen handelt. As already stated in the prior art, microwave signals in the snow, among other things, experience refraction, attenuation and propagation delays. In general, for calculating snow parameters, the microwave signals influenced by the dielectric properties of a snow cover can be used In the case of GNSS signals, these are carrier phase, pseudo orange and signal strength measurements.

Die GNSS-Signalausbreitung im Mikrowellenbereich ist durch die dielektrischen Eigenschaften eines Mediums bestimmt und unterscheidet sich somit zwischen Luft und Schnee. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit wird aufgrund des Schnees reduziert, so dass die Trägerphasen- und Pseudorange-Messungen effektiv verzögert werden. Die dielektrischen Eigenschaften des Schnees bzw. die Reduktion der Ausbreitungsgeschwindigkeit bezüglich der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum sind vom Feuchtigkeitsgehalt sowie der Dichte der Schneedecke abhängig [10, 11]. Zudem werden die GNSS-Signale beim Eintritt in die Schneeoberfläche refraktiert, wobei die Stärke der Refraktion auch vom Feuchtigkeitsgehalt der Schneedecke abhängt. Aus diesen physikalischen Grundlagen lassen sich anhand mathematischer und physikalischer Gleichungen die oben beschriebenen Schneeparameter aus Informationen von Laufzeitverzögerungen und Signalstärken von Mikrowellen-Signalen ableiten [10, 12, 15, 16]. The GNSS signal propagation in the microwave range is determined by the dielectric properties of a medium and thus differs between air and snow. The propagation velocity is reduced due to the snow, so that the carrier phase and pseudo-orange measurements are effectively decelerated. The dielectric properties of snow or the reduction of the propagation velocity with respect to the speed of light in vacuum depend on the moisture content and the density of the snowpack [10, 11]. In addition, the GNSS signals are refracted when entering the snow surface, whereby the strength of the refraction also depends on the moisture content of the snow cover. From these physical fundamentals, the above-described snow parameters can be derived from information of propagation delays and signal strengths of microwave signals using mathematical and physical equations [10, 12, 15, 16].

Die Bestimmung der Schneeparameter wurde allerdings bislang noch nie ausschließlich anhand der Verknüpfung der GNSS Trägerphasen – mit den GNSS Signalstärken-Messungen (Rohdaten) entwickelt. Der Grund dazu ist, dass vor der Anmeldung der vorliegenden Erfindung noch nie die Laufzeitverzögerung von GNSS Signalen in einer Schneedecke anhand von GNSS Trägerphasendaten entwickelt wurde. Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Messen von Schneeparametern nach Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 beansprucht.The determination of snow parameters, however, has never before been developed solely on the basis of the link between the GNSS carrier phases and the GNSS signal strength measurements (raw data). The reason for this is that prior to the application of the present invention, the propagation delay of GNSS signals in a snowpack has never been developed based on GNSS carrier phase data. The present invention therefore relates to a method of measuring snow parameters according to claim 1. Preferred embodiments of the present invention are claimed in the dependent claims 2 to 15.

Eine entsprechende Vorrichtung zur Messung von Mikrowellen-Signalen von Navigationssatelliten (GNSS) wird in einer parallel eingereichten Patentanmeldung der Erfinder der vorliegenden Verfahrens-Erfindung mit dem Titel „Vorrichtung zum Bestimmen von Schneeparametern“ beschrieben und beansprucht. Jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf diese Vorrichtung beschränkt.A corresponding apparatus for measuring navigation satellite microwave signals (GNSS) is described and claimed in a co-pending patent application of the inventors of the present method of invention entitled "Apparatus for Determining Snow Parameters". However, the method of the invention is not limited to this device.

Vorteile der LösungAdvantages of the solution

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass zum einen die Schneeparameter präzise mit lediglich zwei Antennen A1, A2 bestimmt werden können, die mit Navigationssignal-Empfängern E1, E2 verbunden sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass die drei Schneeparameter Schneewasseräquivalent, Schneehöhe und Schneefeuchte allesamt mit derselben Vorrichtung bestimmt werden können, was zuvor noch nicht möglich war. The advantages achieved by the invention are that on the one hand, the snow parameters can be determined precisely with only two antennas A1, A2, which are connected to navigation signal receivers E1, E2. A further advantage is that the three snow parameters snow water equivalent, snow depth and snow light can all be determined with the same device, which was not possible before.

Die Vorrichtung zur Bestimmung von Schneeparametern, die für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wird in einer parallel eingereichten Patentanmeldung der Erfinder des vorliegenden Verfahrens mit dem Titel „Vorrichtung zur Bestimmung von Schneeparametern“ beschrieben und beansprucht. Jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf diese Vorrichtung beschränkt.The apparatus for determining snow parameters which may be used for the method according to the present invention is described and claimed in a co-pending patent application of the present inventors entitled "Apparatus for Determining Snow Parameters". However, the method of the invention is not limited to this device.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass es sich um eine nicht-destruktive Messmethode handelt: Die Schneedecke wird durch die Messung nicht beeinflusst. Zudem werden frei verfügbare Navigationssatellitensignale zusätzlich zu ihrer eigentlich bestimmten Aufgabe der Positionierung und Navigation sinnvoll genutzt. Folglich handelt es sich um eine kostengünstige Methode. Da die Navigationssatelliten weltweit und ständig zur Verfügung stehen, können Schneeparameter fast an jedem Punkt der Erde kontinuierlich gemessen werden.Another advantage of the method according to the invention is that it is a non-destructive measuring method: the snow cover is not influenced by the measurement. In addition, freely available navigation satellite signals are usefully used in addition to their actually specific task of positioning and navigation. Consequently, it is a cost effective method. Since the navigation satellites are available worldwide and constantly, snow parameters can be continuously measured almost at any point on earth.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die drei 1 bis 3 näher erläutert. Die Erläuterung und insbesondere die Bezugnahme auf die Figuren dienen lediglich der anschaulichen und beispielhaften Beschreibung der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt ist. The invention will be described below with reference to the three 1 to 3 explained in more detail. The explanation, and in particular the reference to the figures are only illustrative and exemplary description of the invention, without the invention being limited thereto.

In den Figuren zeigen: In the figures show:

1 eine schematische Abbildung der räumlichen Anordnung der zwei GNSS-Antennen unter (A1) und über (A2) einer Schneedecke S auf dem Grund G, wie sie beispielhaft zur Bestimmung von Schneeparametern verwendet werden kann. Der direkte Abstand B zwischen den Antennen wird herkömmlicherweise als ‚Basislinie‘ (B) bezeichnet. 1 zeigt auch und der Höhe H der Antenne A2 der mindestens zwei Antennen A1, A2 oberhalb der Schneedecke S über dem Grund G und die horizontale Entfernung E der beiden Antennen A1 und A2 der mindestens zwei Antennen A1, A2 voneinander, gesehen parallel zum Grund G; und 1 a schematic illustration of the spatial arrangement of the two GNSS antennas under (A1) and over (A2) a snow cover S on the bottom G, as it can be used as an example for the determination of snow parameters. The direct distance B between the antennas is conventionally referred to as the 'baseline' (B). 1 also shows and the height H of the antenna A2 of the at least two antennas A1, A2 above the snow cover S above the ground G and the horizontal distance E of the two antennas A1 and A2 of the at least two antennas A1, A2 from each other, viewed parallel to the bottom G; and

2 ein Ablaufdiagramm zum Verfahren für die Bestimmung der Schneeparameter Schneewasseräquivalent (SWE), Schneehöhe (HS) und Schneefeuchte (LWC) unter trockenen (DS) (durchgezogene Linien) und feuchten (WS) (gestrichelte Linien) Schneebedingungen. Das Verfahren wird in eine Initialisierungsphase (I), eine Entscheidungsphase (D), eine Messphase (M) mit mehreren Schritten der Prozessierung sowie eine Ergebnisermittlungsphase (R) unterteilt; und 2 a flow chart for the procedure for the determination of Snow Snow equivalent (SWE), Snow height (HS) and Snow (LWC) snow parameters under dry (DS) (solid lines) and wet (WS) (dashed lines) snow conditions. The method is subdivided into an initialization phase (I), a decision phase (D), a measurement phase (M) with several steps of the processing and a result determination phase (R); and

3 beispielhaft die Trägerphasenresiduen r bei keinem Schnee bzw. trockenen Schneebedingungen für verschiedene Schneewasseräquivalent-Werte (SWE-Werte) für eine Zeitspanne von jeweils einen Tag. Dabei beinhaltet a) einen SWE-Wert von 0 cm, d.h. kein Schnee, b) ein SWE-Wert von 200 mm, c) einen SWE-Wert von 400 mm und d) einen SWE-Wert von 600 mm. Dabei sind die absoluten Wertespannen der Trägerphasenresiduen r proportional zum Schneewasseräquivalent (SWE). 3 For example, the carrier phase residuals in no snow or dry snow conditions for different snow water equivalent values (SWE values) for a period of each a day. Here, a) includes a SWE value of 0 cm, ie no snow, b) an SWE value of 200 mm, c) a SWE value of 400 mm and d) a SWE value of 600 mm. The absolute value ranges of the carrier phase residuals r are proportional to the snow water equivalent (SWE).

Detaillierte Erläuterung zu den Ansprüchen/Technische Beschreibung der ErfindungDetailed explanation of the claims / technical description of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern einer auf einem Grund G angeordneten Schneedecke S. Unter dem Begriff „Schneeparameter“ werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen insbesondere (jedoch ohne Beschränkung für das erfindungsgemäße Verfahren) die Parameter Schneewasseräquivalent (SWE) einer Schneedecke S, Schneehöhe (HS) einer Schneedecke S und Schneefeuchte (LWC) einer Schneedecke S verstanden. The present invention relates to a method for determining snow parameters of a snow cover S arranged on a base G. The term "snow parameters" in the context of the present description and in the patent claims particularly (but without limitation for the method according to the invention) the parameters snow water equivalent (SWE ) snow cover S, snow depth (HS) of a snow cover S and snow light (LWC) a snow cover S understood.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern wird insbesondere (jedoch ohne das erfindungsgemäße Verfahren darauf zu beschränken) mittels einer Vorrichtung durchgeführt, die umfassen kann: mindestens zwei Empfänger E1, E2 von Mikrowellen-Signalen von Navigationssatelliten und mindestens zwei Antennen A1, A2, die mit den mindestens zwei Empfängern E1, E2 verbunden sind. The method according to the invention for the determination of snow parameters is carried out in particular (but without limiting the method according to the invention) by means of a device which may comprise: at least two receivers E1, E2 of microwave signals from navigation satellites and at least two antennas A1, A2, which coincide with the at least two receivers E1, E2 are connected.

Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Vorrichtung wird im Detail in der parallelen Patentanmeldung der Erfinder mit dem Titel „Vorrichtung zum Bestimmen von Schneeparametern“ beschrieben und beansprucht, die durch die Inbezugnahme mit ihrem vollständigen Offenbarungsgehalt in die vorliegende Anmeldung übernommen wird. Dabei wird eine Antenne A1 der mindestens zwei Antennen A1, A2 auf einem Grund G unter einer Schneedecke S fixiert und eine weitere Antenne A2 der mindestens zwei Antennen A1, A2 in vorbestimmter Höhe H oberhalb der Schneedecke S fixiert in der Weise, dass die beiden Antennen A1, A2 der mindestens zwei Antennen A1, A2 parallel zum Grund G einen definierten Abstand E aufweisen und senkrecht zum Grund G einen definierten Abstand H aufweisen (siehe 1).The device useful in the method of the invention is described and claimed in detail in the co-pending patent application of the inventors entitled "Apparatus for Determining Snow Parameters," which is incorporated by reference into the present application with its full disclosure. In this case, an antenna A1 of the at least two antennas A1, A2 is fixed on a base G under a snow cover S and another antenna A2 of the at least two antennas A1, A2 is fixed at a predetermined height H above the snow cover S in such a way that the two antennas A1, A2 of the at least two antennas A1, A2 parallel to the base G have a defined distance E and perpendicular to the bottom G have a defined distance H (see 1 ).

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen von Schneeparametern umfasst vier Phasen, die zu jeweils mindestens einem Zeitpunkt durchgeführt werden (siehe 2):
Die erste Phase umfasst eine Initialisierungs- bzw. Kalibrierphase (I), in der die relativen Positionen (Ia) zwischen den Antennen (A1, A2) der mindestens zwei Antennen (A1, A2) bestimmt werden und Referenzmessungen zur Signalstärke (Ib) durchgeführt werden:
Die Antennen (A1, A2) empfangen Mikrowellensignale von Navigationssatelliten (GNSS) und die angeschlossenen Empfänger (E1, E2) bestimmen aus diesen Mikrowellensignalen Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen. Die Pseudorange- bzw. Trägerphasen-Messungen vom Empfänger E1 werden von den entsprechenden Messungen am Empfänger E2 subtrahiert, um differentielle Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen zu erzeugen. Die differentiellen Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen sind linear abhängig von der relativen Position zwischen den beiden Antennen, so dass die relative Position durch lineare Ausgleichsrechnung bestimmt werden kann. Bei Verwendung der differentiellen Trägerphasen-Messungen müssen neben der relativen Position zusätzlich auch die Mehrdeutigkeiten der differentiellen Trägerphasen-Messungen bestimmt werden. Bei Verwendung der differentiellen Pseudorange-Messungen können optional auch die differentiellen Mehrwegefehler der differentiellen Pseudorange-Messungen geschätzt werden, um die Genauigkeit zu erhöhen. Die Referenzmessungen zur Signalstärke werden analog zu [15, 16] (Ib) durchgeführt.
The method according to the invention for determining snow parameters comprises four phases, which are carried out at at least one point in time (see 2 ):
The first phase comprises an initialization or calibration phase (I), in which the relative positions (Ia) between the antennas (A1, A2) of the at least two antennas (A1, A2) are determined and reference measurements for the signal strength (Ib) are performed :
The antennas (A1, A2) receive microwave signals from navigation satellites (GNSS) and the connected receivers (E1, E2) determine pseudorange and carrier phase measurements from these microwave signals. The pseudorange and carrier phase measurements from the receiver E1 are subtracted from the corresponding measurements at the receiver E2 to produce differential pseudorange and carrier phase measurements. The differential pseudo-orange and carrier-phase measurements are linearly dependent on the relative position between the two antennas, so that the relative position can be determined by linear compensation calculation. When using the differential carrier phase measurements in addition to the relative position in addition, the ambiguities of the differential carrier phase measurements must be determined. Optionally, using the differential pseudo-orange measurements, the differential multipath errors of the differential pseudo-orange measurements can also be estimated to increase accuracy. The reference measurements for signal strength are carried out analogously to [15, 16] (Ib).

In einer zweiten Phase, die einer Entscheidungsphase (D) entspricht, wird entschieden ob auf dem Grund G eine Schneedecke S vorhanden ist oder nicht vorhanden ist. Diese Entscheidung wird anhand der differentiellen Trägerphasen-Messungen getroffen, die von der Schneedecke S beeinflusst werden. Die differentiellen Trägerphasen-Messungen werden auch von der relativen Position zwischen beiden Antennen beeinflusst, die in der Initialisierungsphase bereits bestimmt wurde und damit korrigiert werden kann. In a second phase, which corresponds to a decision phase (D), it is decided whether there is a snowpack S on the ground G or does not exist. This decision is made on the basis of the differential carrier phase measurements, which are influenced by the snowpack S. The differential carrier phase measurements are also affected by the relative position between both antennas, which has already been determined in the initialization phase and can thus be corrected.

In der Entscheidungsphase wird auch entschieden, ob der Schnee feucht oder trocken ist (Db). Hierfür wird einer oder mehrere a priori bekannte Schwellwerte der Signalstärke verwendet, z.B. < –3dB nach [15].In the decision phase it is also decided if the snow is wet or dry (Db). For this purpose one or more a priori known signal strength thresholds are used, e.g. <-3dB after [15].

In einer nachfolgenden dritten Phase, die mindestens eine Messphase M umfasst, der aber auch mehrere Messphasen M unmittelbar nacheinander oder in zeitlich beliebigen Abständen umfassen kann, bestimmt man zu mindestens einem Zeitpunkt, zu dem eine Schneedecke S den Grund G und die eine Antenne A1 der mindestens zwei Antennen (A1, A2) bedeckt, die schneebedingte Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung. Hierfür werden differentielle Trägerphasen-Messungen verwendet, die linear abhängig sind von der schneebedingten Laufzeitverzögerung. Damit kann die schneebedingte Laufzeitverzögerung durch lineare Ausgleichsrechnung aus den differentiellen Trägerphasen-Messungen abgeleitet werden. Da die differentiellen Trägerphasen-Messungen mehrdeutig sind und die differentiellen Mehrdeutigkeiten bei jedem Aus- und Einschalten der Empfänger neue Werte annehmen, müssen diese ebenfalls mit bestimmt werden. Die Messphase M erfordert daher eine Bestimmung der schneebedingten Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung als auch der Mehrdeutigkeiten der differentiellen Trägerphasen-Messungen. Die differentiellen Trägerphasen-Messungen sind ebenfalls linear abhängig von den differentiellen Mehrdeutigkeiten so dass eine lineare Ausgleichsrechnung genügt. Es sollte allerdings die Ganzzahligkeit der Mehrdeutigkeiten berücksichtigt werden, um eine möglichst hohe Genauigkeit zu erzielen.In a subsequent third phase, which comprises at least one measurement phase M, but which can also comprise several measurement phases M immediately after one another or at arbitrary intervals, one determines at least one time point at which a snowpack S the ground G and the one antenna A1 at least two antennas (A1, A2) covered, the snow-related propagation delay in the zenith direction. For this purpose, differential carrier phase measurements are used, which are linearly dependent on the snow-related propagation delay. Thus, the snow-related propagation delay can be derived by linear compensation calculation from the differential carrier phase measurements. Since the differential carrier phase measurements are ambiguous and the differential ambiguities take on new values each time the receivers turn off and on, they must also be determined with. The measurement phase M therefore requires a determination of the snow-related propagation delay in the zenith direction as well as the ambiguities of the differential carrier phase measurements. The differential carrier phase measurements are also linearly dependent on the differential ambiguities so that a linear compensation calculation satisfies. However, the integerity of the ambiguities should be taken into account in order to achieve the highest possible accuracy.

Die einzelnen Teilschritte zur Ableitung der schneebedingten Laufzeitverzögerung werden weiter unten (bevorzugte Ausführungsformen) detailliert beschrieben. Bei trockenem Schnee sind dies die Teilschritte Ma1 bis Ma11; bei feuchtem Schnee sind zusätzlich die Teilschritte Mb1 und Mb2 erforderlich. The individual sub-steps for deriving the snow-related propagation delay are described in detail below (preferred embodiments). In dry snow, these are the sub-steps Ma1 to Ma11; in wet snow, sub-steps Mb1 and Mb2 are additionally required.

In einer nachfolgenden vierten Phase verarbeitet man die in der mindestens einen Messphase M an den beiden Antennen A1, A2 der mindestens zwei Antennen A1, A2 gemessenen und den verbundenen Empfängern E1, E2 übermittelten schneebedingten Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung und im Fall von feuchten Schnee zusätzlich die Signalstärke-Messung, wobei diese auf die Referenzmessung, die in der Initialisierungsphase I durchgeführt wurde, normiert wurde. Dabei wird das Schneewasseräquivalent (SWE) als Resultat bestimmt. Die Schneehöhe (HS) kann unter Hinzunahme einer Schneedichte-Information entsprechend der vorherigen Ausführung zusätzlich berechnet werden. Bei feuchtem Schnee, wird zusätzlich die Schneefeuchte (LWC) als Resultat der Entscheidungsermittlungsphase R abgeleitet.In a subsequent fourth phase, the snow-related propagation delay transmitted in the at least one measurement phase M at the two antennas A1, A2 of the at least two antennas A1, A2 and transmitted to the connected receivers E1, E2 is additionally processed in the zenith direction and in the case of wet snow the signal strength measurement, which has been normalized to the reference measurement, which was carried out in the initialization phase I. The snow water equivalent (SWE) is determined as the result. The snow depth (HS) can be additionally calculated by adding a snow density information according to the previous version. In wet snow, the snow light (LWC) is additionally derived as a result of the decision determination phase R.

Die Trägerphasen-Messungen werden an zwei GNSS Empfängern (E1, E2) bestimmt, wobei eine GNSS Antenne (A1, A2) an einer Stange über dem Schnee und ein weiterer Empfänger auf dem Grund sind. Die Trägerphasen-Messungen von beiden Empfängern (E1, E2) werden subtrahiert, um Navigationssatelliten-Uhrenfehler und atmosphärische Verzögerungen zu eliminieren. Die so erhaltenen Differenzmessungen werden als „differentielle Trägerphasen- Messungen“ bezeichnet.The carrier phase measurements are determined on two GNSS receivers (E1, E2), with one GNSS antenna (A1, A2) on one pole above the snow and another receiver on the bottom. The carrier phase measurements from both receivers (E1, E2) are subtracted to eliminate navigation satellite clock errors and atmospheric delays. The differential measurements thus obtained are referred to as "differential carrier phase measurements".

Die Schneeparameter werden aus den differentiellen Trägerphasen-Messungen abgeleitet, die, je nach Elevation und Anzahl der Navigationssatelliten, mit einer Güte von einer Millimeter- bis Zentimeter-Genauigkeit gemessen werden können.The snow parameters are derived from the differential carrier phase measurements which, depending on the elevation and the number of navigation satellites, can be measured with a precision of one millimeter to centimeter accuracy.

Da die Trägersignale sinusförmig und damit periodisch sind, sind die Trägerphasen-Messungen mehrdeutig. Die Mehrdeutigkeiten der Trägerphasen-Messungen sind ganzzahlig hinsichtlich der Wellenlänge. Daher müssen neben den Schneeparametern auch die ganzzahligen Mehrdeutigkeiten der differentiellen Trägerphasenmessungen bestimmt werden.Since the carrier signals are sinusoidal and thus periodic, the carrier phase measurements are ambiguous. The ambiguities of the carrier phase measurements are integer with respect to the wavelength. Therefore, not only the snow parameters but also the integer ambiguities of the differential carrier phase measurements have to be determined.

Diese differentiellen Trägerphasen-Messungen sind von den Uhrenfehlern der beiden preisgünstigen Empfänger stark beeinflusst. Dieser Einfluss kann durch die Auswahl eines Referenz- Navigationssatelliten und der Differenzbildung zwischen der differentiellen Trägerphasen-Messung dieses Referenz-Navigationssatelliten und der differentiellen Trägerphasen-Messungen der anderen Satelliten eliminieren. Der Referenz-Navigationssatellit wird so ausgewählt, dass die Elevation, Signalstärke und Sichtbarkeit möglichst groß sind. Die so erhaltenen zweifach differenzierten Messungen werden im Folgenden Doppeldifferenzmessungen genannt.These differential carrier phase measurements are strongly influenced by the clock errors of the two low-cost receivers. This influence can be eliminated by the selection of a reference navigation satellite and the difference between the differential carrier phase measurement of this reference navigation satellite and the differential carrier phase measurements of the other satellites. The reference navigation satellite is selected so that the elevation, signal strength and visibility are as large as possible. The thus obtained twice differentiated measurements are referred to below as double difference measurements.

Die Doppeldifferenzmessungen werden von folgenden physikalischen Größen beeinflusst:

  • – relative Position zwischen beiden GNSS-Antennen
  • – Medium zwischen beiden GNSS-Antennen (Luft, Schnee)
  • – ganzzahlige Mehrdeutigkeiten der Doppeldifferenzmessungen der Trägerphasen-Messungen
The double difference measurements are influenced by the following physical quantities:
  • - relative position between both GNSS antennas
  • - Medium between two GNSS antennas (air, snow)
  • Integer ambiguities of the double difference measurements of the carrier phase measurements

Die Doppeldifferenz-Messungen sind zeitlich variabel, wobei es mehrere Gründe mit unterschiedlicher Variabilität gibt:

  • – Änderung der Schneeeigenschaften (signifikant im Zeitraum von Stunden oder länger)
  • – Änderung der Navigationssatelliten-Elevationen (signifikant im Zeitraum von Minuten oder länger)
  • – Messrauschen (stets vorhanden)
  • – Unzureichende Synchronisierung der GNSS-Empfänger (signifikant im Zeitraum von Mikro-Sekunden oder länger)
The double difference measurements are temporally variable, with several reasons with different variability:
  • - change of snow characteristics (significant in the period of hours or longer)
  • - Change of navigation satellite elevations (significant in the period of minutes or longer)
  • - measurement noise (always present)
  • - Insufficient synchronization of the GNSS receivers (significant in the period of micro-seconds or longer)

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, bestimmt man als Resultat der Ergebnisermittlungsphase (R) Schneeparameter der Schneedecke S das Schneewasseräquivalent (SWE), das die gesamte in der Schneedecke in vertikaler Richtung in flüssiger und fester Form gespeicherte Wasser beschreibt, die Schneehöhe (HS), die die Höhe der Schneedecke in vertikaler Richtung zum Grund G beschreibt, und die Schneefeuchte (LWC), die den prozentualen Anteil des flüssigen Wassers in der Schneedecke beschreibt, sind.In further preferred embodiments of the method according to the invention, which can be realized together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention without limiting the invention thereto, snow parameters of the snow cover are determined as the result of the result determination phase (R) S is the snow water equivalent (SWE), which describes the total water stored in the snowpack in liquid and solid form, the snow depth (HS), which describes the height of the snowpack in the vertical direction to the ground G, and the snow light (LWC) , which describes the percentage of liquid water in the snowpack are.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, kann man im Fall von trockenem Schnee (DS) das Schneewasseräquivalent (SWE) sowie die Schneehöhe (HS) bestimmen und worin man im Fall von feuchten Schnee (WS) zudem die Schneefeuchte (LWC) bestimmen. In further preferred embodiments of the method according to the invention, which can be realized together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention, without limiting the invention thereto, in the case of dry snow (DS), the snow water equivalent (SWE) and snow depth (HS) and where, in the case of wet snow (WS), the snowfall (LWC) is also determined.

In Fall von trockenem Schnee wird die anhand der aus den GNSS Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen in Zenit-Richtung ermittelten schneebedingten Laufzeitverzögerung mit der angenommenen Geschwindigkeit von L-Band Mikrowellensignalen im trockenen Schnee, z.B. aus [16], multipliziert, um das Schneewasseräquivalent (SWE) zu erhalten. Unter Hinzunahme von optionalen Schneedichte-Informationen (z.B. aus [13, 14]), kann zudem zusammen mit dem ermittelten Schneewasseräquivalent (SWE), die Schneehöhe (HS), als Produkt von Schneewasseräquivalent (SWE) und Schneedichte (SD) bestimmt werden [12]. In the case of dry snow, the snow runtime delay, as determined from the GNSS pseudorange and carrier phase measurements in the zenith direction, is compared to the assumed velocity of L-band microwave signals in dry snow, e.g. from [16] multiplied to obtain the snow water equivalent (SWE). With the addition of optional snow density information (eg from [13, 14]), snow depth (HS), snow snow equivalent (SWE) and snow density (SD) can be determined together with the calculated snow water equivalent (SWE) [12 ].

Im feuchten Schnee (WS) ist die Berechnung komplexer, da zusätzlich zur Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung, abgeleitet aus den GNSS Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen, auch die Signalabschwächung [10, 16], ausgedrückt als Reduktion des C/N0 [15], durch das Auftreten von flüssigem Wasser berücksichtigt werden muss. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, leitet man als Resultat der Ergebnisermittlungsphase (R) unter feuchten Schneebedingungen WS die Schneeparameter Schneewasseräquivalent (SWE), Schneehöhe (HS) sowie Schneefeuchte (LWC) gemeinsam aus der zuvor bestimmten schneebedingten Laufzeitverzögerung und der auf die Referenzmessung normierten Signalstärke-Messungen unter optionaler Hinzunahme der Schneedichte ab, wonach man in der Initialisierungsphase (I) parallel zur Ermittlung der relativen Position (Ia) der beiden Antennen (A1, A2) der mindestens zwei Antennen (A1, A2) eine normierte Referenz (Ib) der Signalstärke ohne Schneedecke (S) auf dem Grund (G) erfasst. In der Messphase (M) parallel zur Prozessierung der Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen unter Schneebedingungen (Ma1- Ma11) auch die Signalstärke unter Schneebedingungen prozessiert, die unter feuchten Schneebedingungen eine Dämpfung durch das Auftreten von Flüssigwasser in der Schneedecke S bestimmt. Ab einer markanten GNSS Signalstärkereduktion (< –3dB, [15]), gemessen an der GNSS-Antenne auf dem Grund G, die sich im Falle einer Schneedecke S unter der Schneedecke S befindet, wird der Schnee als feucht definiert. Anhand der Schneehöheninformation sowie der Signalstärke-Messung lässt sich anhand dielektrischer Schneefeuchtemodelle (z.B. [11]) zudem der Flüssigwassergehalt (LWC) nach [15, 16] berechnen. Die Signalstärke unter Schneebedingungen für jeden gemessenen Zeitschritt in Beziehung zur normierten Referenz setzt (Mb1) [15, 16]. Die normierte Signalstärke optional mit den dielektrischen Eigenschaften des Schnees verknüpft, optional unter Verwendung der Annahme einer trockenen Schneedichte sowie der Laufzeitverzögerung (aus Ma11) (Mb2) (z.B. nach [16]).In wet snow (WS) the calculation is more complex, since in addition to the propagation delay in the zenith direction, derived from the GNSS pseudorange and carrier phase measurements, the signal attenuation [10, 16], expressed as a reduction of the C / N 0 [15 ], by the occurrence of liquid water must be considered. In other preferred embodiments of the method according to the invention, which can be realized together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention without limiting the invention thereto, one passes as a result of the result determination phase (R) under wet snow conditions WS together the snow parameters snow snow equivalent (SWE), snow height (HS) and snowfall (LWC) together from the previously determined snow-related propagation delay and the normalized to the reference measurement signal strength measurements with the optional addition of the snow density, after which in the initialization phase (I) parallel to Determining the relative position (Ia) of the two antennas (A1, A2) of the at least two antennas (A1, A2) a normalized reference (Ib) of the signal strength detected without snow cover (S) on the bottom (G). In the measuring phase (M) parallel to the processing of the pseudo orange and carrier phase measurements under snow conditions (Ma1 Ma11) also processed the signal strength under snow conditions, which determines dampening under wet snow conditions by the occurrence of liquid water in the snow cover S. From a significant GNSS signal strength reduction (<-3dB, [15]), measured on the GNSS antenna on the ground G, which is in the case of a snowpack S under the snow cover S, the snow is defined as wet. On the basis of the snow depth information and the signal strength measurement, the liquid water content (LWC) can also be calculated according to [15, 16] using dielectric snow pattern models (eg [11]). The signal strength under snow conditions for each measured time step is related to the normalized reference (Mb1) [15, 16]. The normalized signal strength optionally linked to the dielectric properties of the snow, optionally using the assumption of a dry snow density and the propagation delay (from Ma11) (Mb2) (eg according to [16]).

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, bestimmt man in der Initialisierungsphase (I) die relativen Positionen der Antennen (A1, A2) der mindestens zwei Antennen (A1, A2), die Mehrdeutigkeiten der differentiellen Trägerphasen-Messungen und optional die differentiellen Mehrwegefehler gemeinsam aus den differentiellen Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen durch lineare Ausgleichsrechnung (Ia).In further preferred embodiments of the method according to the invention, which can be realized together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention without limiting the invention thereto, in the initialization phase (I) the relative positions of the Antennas (A1, A2) of the at least two antennas (A1, A2), the ambiguities of the differential carrier phase measurements and optionally the differential Mehrwegefehler together from the differential pseudorange and carrier phase measurements by linear compensation calculation (Ia).

Die Bestimmung der Schneeparameter aus doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen setzt eine grobe Kenntnis (Genauigkeit im Bereich von einigen Metern) der absoluten Position (zur effizienten Berechnung der Navigationssatelliten-Elevationen) und eine hochgenaue Kenntnis der relativen Position zwischen den Antennen A1 und A2 der mindestens zwei Antennen (zur Korrektur der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen) voraus. Diese Positionsdaten werden in der Initialisierungsphase bestimmt, d.h. zu einem Zeitpunkt, an dem keine Schneedecke über der GNSS-Antenne A1 auf dem Grund liegt.The determination of the snow parameters from double-differentiated carrier-phase measurements sets a general knowledge (accuracy in the range of several meters) of the absolute position (for efficient calculation of the navigation satellite elevations) and a highly accurate knowledge of the relative position between the antennas A1 and A2 of the at least two antennas (to correct the double-differentiated carrier-phase measurements). These positional data are determined in the initialization phase, i. at a time when there is no snow cover over the GNSS antenna A1 at the bottom.

Die dreidimensionale Relativposition (Basislinie B) zwischen den Antennen A1 und A2 der mindestens zwei Antennen wird aus den doppelt-differenzierten Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen mit einem beliebigen RTK-Verfahren [1, 2, 7] bestimmt. Ein zentraler Punkt eines jeden RTK-Verfahrens ist die Ausnutzung der Ganzzahligkeit der Mehrdeutigkeiten der differentiellen Trägerphasenmessungen. Bei preiswerten GNSS-Empfängern und GNSS-Antennen ist die zusätzliche Schätzung der Mehrwegefehler der Pseudorange-Messungen in einem erweiterten RTK-Verfahren zu empfehlen. Für weitere Einzelheiten zur RTK-Positionierung wird auf [3–6] verwiesen.The three-dimensional relative position (baseline B) between the antennas A1 and A2 of the at least two antennas is determined from the double-differentiated pseudorange and carrier phase measurements using any RTK method [1, 2, 7]. A central point of any RTK method is the exploitation of the integerity of the ambiguities of the differential carrier phase measurements. For low-cost GNSS receivers and GNSS antennas, the additional estimation of the pseudorange multipath errors in an extended RTK method is recommended. For more details on RTK positioning, see [3-6].

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, bestimmt man in der Messphase (M) die Elevation der Navigationssatelliten an der Position von mindestens einer der Antennen (A1, A2), und zudem die Richtungsvektoren zwischen Navigationssatelliten und mindestens einer Antenne (A1, A2) aus den Positionen der Navigationssatelliten und den Positionen von mindestens einer Antenne (A1, A2) (Ma1), und wählt einen Satellit mit möglichst großer Elevation, Signalstärke und langer Sichtbarkeit als Referenzsatellit (Ma2) aus.In further preferred embodiments of the method according to the invention, which can be realized together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention without limiting the invention thereto, the elevation of the navigation satellites is determined in the measurement phase (M) at the position of at least one of the antennas (A1, A2), and also the directional vectors between navigation satellites and at least one antenna (A1, A2) from the positions of Navigation satellites and the positions of at least one antenna (A1, A2) (Ma1), and selects a satellite with the highest possible elevation, signal strength and long visibility as a reference satellite (Ma2).

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, bestimmt man zusätzlich eine Synchronisationskorrektur (Ma3) für jede differentielle Trägerphasen-Messung.In further preferred embodiments of the method according to the invention, which can be implemented together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention without limiting the invention thereto, one additionally determines a synchronization correction (Ma3) for each differential carrier phase -Measurement.

Da die Uhren in preiswerten Empfängern nicht synchronisiert sind und relativ stark driften, ist eine Synchronisations-Korrektur für die doppelt-differenzierten Messungen erforderlich. Diese Synchronisations-Korrektur wird aus der Bewegung der Navigationssatelliten innerhalb der Zeit des relativen Empfänger-Uhrenfehlers abgeleitet.Since the clocks in low-cost receivers are not synchronized and drift relatively strongly, a synchronization correction is required for the double-differentiated measurements. This synchronization correction is derived from the movement of the navigation satellites within the time of the relative receiver clock error.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, bildet man in der Messphase (M) doppelt-differenzierte Trägerphasen-Messungen durch Subtraktion der differentiellen Trägerphasen-Messungen des Referenz-Navigationssatelliten von den differentiellen Trägerphasen-Messungen aller anderen Navigationssatelliten; und wobei man gegebenenfalls zusätzlich die Synchronisationskorrektur und die doppelt-differenzierten Distanzen zwischen Satellit und Empfänger, die aus den Richtungsvektoren zwischen Satellit und Empfänger und der relativen Position zwischen den Antennen (A1, A2) bestimmt werden, subtrahiert (Ma5); und wobei man gegebenenfalls zusätzlich Sprünge der Doppeldifferenz-Trägerphasen-Messungen korrigiert (Ma6); und wobei man gegebenenfalls zusätzlich für jeden Zeitschritt einer Messung die Teilmenge der bei der Messung im Sichtfeld der Antennen verfügbaren, aufgehenden und untergehenden Navigationssatelliten (Ma7) bestimmt. In further preferred embodiments of the method according to the invention, which can be realized together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention without limiting the invention thereto, in the measurement phase (M) double-differentiated carrier phases are formed Measurements by subtracting the differential carrier phase measurements of the reference navigation satellite from the differential carrier phase measurements of all other navigation satellites; and, if necessary, additionally subtracting the synchronization correction and the double-differentiated distances between satellite and receiver, which are determined from the direction vectors between satellite and receiver and the relative position between the antennas (A1, A2) (Ma5); and possibly additionally correcting jumps in the double difference carrier phase measurements (Ma6); and optionally additionally determining for each time step of a measurement the subset of the navigation satellites (Ma7) available, ascending and descending in the field of view of the antennas.

Zur Bestimmung der Schneeparameter müssen die doppelt-differenzierten Messungen zunächst um einige nicht Schnee-spezifische Parameter korrigiert werden: Diese beinhalten zum einen die Synchronisationskorrektur und einen Geometrieterm. Letzterer beinhaltet die doppelt-differenzierten Entfernungen zwischen Satellit und Empfänger. Da die Entfernung zwischen Satellit und Empfänger groß ist gegenüber der Entfernung zwischen den beiden Empfängern, darf der Richtungsvektor zwischen Satellit und Empfänger als parallel für beide Empfänger angenommen werden. Damit lässt sich die doppelt-differenzierte Entfernung als eine Projektion der Relativposition zwischen beiden GNSS-Antennen darstellen.To determine the snow parameters, the doubly differentiated measurements must first be corrected by some non-snow specific parameters: These include the synchronization correction and a geometry term. The latter includes the double-differentiated distances between satellite and receiver. Since the distance between satellite and receiver is large compared to the distance between the two receivers, the direction vector between satellite and receiver may be assumed to be parallel for both receivers. Thus, the double-differentiated distance can be represented as a projection of the relative position between both GNSS antennas.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, schätzt man in der Messphase (M) initial (Ma8) die ganzzahligen doppelt-differenzierten Mehrdeutigkeiten der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen und die schneebedingte Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung aus einer Zeitreihe von doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen durch lineare Ausgleichsrechnung, wobei man die Projektion der schneebedingten Laufzeitverzögerung von der Einfallsrichtung auf die Zenit-Richtung mittels der bekannten Elevationen der Navigationssatelliten verwendet. In further preferred embodiments of the method according to the invention, which can be realized together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention, without limiting the invention to it, one estimates in the measurement phase (M) initial (Ma8) the integer double-differentiated ambiguities of the double-differentiated carrier-phase measurements and the snow-related time delay in the zenith direction from a time series of double-differentiated carrier phase measurements by linear compensation calculation, wherein the projection of the snow-related propagation delay from the direction of incidence to the zenith direction used by the known elevations of the navigation satellites.

Die korrigierten doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen sind von der differentiellen Laufzeitverzögerung im Schnee und den doppelt-differenzierten Mehrdeutigkeiten der Trägerphasen-Messungen abhängig. Die Laufzeitverzögerung im Schnee ist wiederum abhängig von der Elevation der Navigationssatelliten und der Schneehöhe. Da die Elevation der Navigationssatelliten als a priori bekannt angenommen werden kann, lassen sich die Laufzeitverzögerungen der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen aller Navigationssatelliten als Funktion einer einzigen (d.h. skalaren) Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung darstellen. Damit müssen K Mehrdeutigkeiten und 1 Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung aus den K doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen bestimmt werden. Da die Anzahl der Unbekannten die Anzahl der Messungen um 1 übersteigt, sind Messungen von mehreren Zeitpunkten erforderlich. Die Trennbarkeit zwischen den zeitlich konstanten Trägerphasen-Mehrdeutigkeiten und den schneebedingten Laufzeitverzögerungen wird durch die Änderung der Satellitengeometrie ermöglicht. Die Dauer eines Überflugs eines Navigationssatelliten beträgt in der Regel bis zu 6 Stunden, so dass sich die Satellitengeometrie nur langsam verändert und Messungen von einem längeren Zeitraum von mehreren Stunden erforderlich sind.The corrected double-differentiated carrier phase measurements are dependent on the differential propagation delay in the snow and the double-differentiated ambiguities of the carrier phase measurements. The propagation delay in the snow, in turn, depends on the elevation of the navigation satellites and the snow depth. Since the elevation of the navigation satellites can be assumed to be known a priori, the propagation delays of the double-differential carrier phase measurements of all navigation satellites can be represented as a function of a single (i.e., scalar) propagation delay in the zenith direction. Thus, K ambiguities and 1 propagation delay in the zenith direction have to be determined from the K double-differentiated carrier-phase measurements. Since the number of unknowns exceeds the number of measurements by one, measurements of several times are required. The separability between the temporally constant carrier phase ambiguities and the snow-related propagation delays is made possible by the change in satellite geometry. The duration of an overflight of a navigation satellite is usually up to 6 hours, so that the satellite geometry changes only slowly and measurements of a longer period of several hours are required.

Die Ganzzahligkeit der Mehrdeutigkeiten wird zunächst vernachlässigt, d.h. es wird eine reell-wertige Schätzung der Mehrdeutigkeiten und Schneeparameter aus den doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen abgeleitet. Hierfür wird eine lineare Ausgleichsrechnung angewandt, die die quadratische Abweichung zwischen gemessenen und berechneten doppelt-differenzierten Messungen minimiert. Die Konditionierung des Gleichungssystems kann durch die Verwendung einer groben a priori Information der Laufzeitverzögerung im Schnee erheblich verbessert werden. Diese kann beispielweise aus den Schneeparametern des Vortags abgeleitet werden. In einem zweiten Schritt werden die reell-wertigen Schätzwerte der Mehrdeutigkeiten auf ganzzahlige Werte abgebildet. Hierfür kann eine einfache Rundung, eine sequentielle Rundung oder eine systematische Suche verwendet werden. Die reell-wertigen Schätzwerte der Mehrdeutigkeiten sind stark korreliert, so dass die sequentielle Rundung und systematische Suche zu besseren Ergebnissen als eine einfache Rundung führen. Die Zuverlässigkeit der Mehrdeutigkeitsinformation kann durch die Integration einer a priori Information über die schneebedingte Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung in die Mehrdeutigkeits-Suche erheblich erhöht werden. Hierfür wird lediglich diejenige Mehrdeutigkeitslösung verwendet, die zu konsistenten Schneeparametern führen.The integerity of the ambiguities is initially neglected, ie, a real-valued estimate of the ambiguities and snow parameters is derived from the double-differential carrier phase measurements. For this purpose, a linear compensation calculation is applied, which minimizes the quadratic deviation between measured and calculated double-differentiated measurements. The conditioning of the equation system can be done by using a rough a priori Information of the propagation delay in the snow can be significantly improved. This can be derived, for example, from the snow parameters of the previous day. In a second step, the real-valued estimates of the ambiguities are mapped to integer values. For this, a simple rounding, a sequential rounding or a systematic search can be used. The real-valued ambiguity estimates are highly correlated so that sequential rounding and systematic searching yield better results than simple rounding. The reliability of the ambiguity information can be significantly increased by the integration of a priori information about the snow-related propagation delay in the zenith direction in the ambiguity search. For this, only that ambiguity solution is used that leads to consistent snow parameters.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, bestimmt man in der Messphase (M) zusätzlich (Ma9) die ganzzahligen doppelt-differenzierten Mehrdeutigkeiten der Trägerphasen-Messungen der neu-aufgehenden Navigationssatelliten aus der auf die nächstliegende ganz Zahl gerundeten Differenz zwischen den doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen und den doppel-differenzierten berechneten Trägerphasen-Messungen, wobei die doppel-differenzierten berechneten Trägerphasen-Messungen aus dem Produkt zwischen der Projektion der schneebedingten Laufzeitverzögerung von der Einfallsrichtung auf die Zenit-Richtung mittels der bekannten Elevationen der Navigationssatelliten und der schneebedingten Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung bestimmt werden.In further preferred embodiments of the method according to the invention, which can be realized together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention, without limiting the invention to this, it is additionally determined in the measuring phase (M) (Ma9) the integer double-differentiated ambiguities of the carrier-phase measurements of the new-rising navigation satellites from the difference rounded to the nearest integer between the double-differentiated carrier-phase measurements and the double-differentiated calculated carrier-phase measurements, the double-differentiated calculated carrier-phase Measurements from the product between the projection of the snow-related propagation delay from the direction of incidence to the zenith direction can be determined by means of the known elevations of the navigation satellites and the snow-related propagation delay in the zenith direction.

Die Satellitengeometrie ändert sich aufgrund der Erdrotation und der umlaufenden Navigationssatelliten kontinuierlich, so dass innerhalb eines Messzyklus einzelne Navigationssatelliten über dem Horizont oder lokalen Erhebungen auf- oder untergehen. Ersteres erfordert eine Initialisierung der Mehrdeutigkeiten der neu-aufgehenden Navigationssatelliten. Die Mehrdeutigkeiten werden anhand der Elevation der neu-aufgehenden Navigationssatelliten und der Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung, die aus den übrigen Navigationssatelliten bekannt ist, durch lineare Ausgleichsrechnung bestimmt.The satellite geometry changes continuously due to the Earth's rotation and the orbiting navigation satellites, so that within a measurement cycle individual navigation satellites above the horizon or local surveys rise or fall. The former requires an initialization of the ambiguities of the newly-emerging navigation satellites. The ambiguities are determined by linear compensation calculation based on the elevation of the newly-rising navigation satellites and the zenith-time propagation delay known from the other navigation satellites.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, bildet man in der Messphase (M) Residuen der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen durch Subtraktion der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Mehrdeutigkeiten von den doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen, und wobei man die schneebedingte Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung durch lineare Ausgleichsrechnung aus den Residuen der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen bestimmt, wobei man die Projektion der schneebedingten Laufzeitverzögerung von der Einfallsrichtung auf die Zenit-Richtung mittels der bekannten Elevationen der Navigationssatelliten bildet und verwendet (Ma10).In further preferred embodiments of the method according to the invention, which can be realized together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention, without restricting the invention to this, in the measuring phase (M) residuals of the double differentiating carrier phase measurements by subtracting the double-differentiated carrier phase ambiguities from the double-differentiated carrier phase measurements, and determining the snow-related propagation delay in the zenith direction by linear compensation calculation from the residues of the double-differentiated carrier phase measurements Projection of the snow-related propagation delay from the direction of incidence to the zenith direction by means of the known elevations of the navigation satellites forms and uses (Ma10).

Sobald die Mehrdeutigkeiten auf ganzzahlige Werte fixiert sind, werden diese von den korrigierten doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen subtrahiert. Die so erhaltenen Residuen der fixierten doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen sind lediglich von der schneebedingten Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung abhängig. Diese Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung wird durch lineare Ausgleichsrechnung aus den Residuen der fixierten und korrigierten doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen bestimmt. Die Residuen sind direkt proportional zum Schneewasseräquivalent (SWE). Das Schneewasseräquivalent (SWE) lässt sich daher anhand der Signalausbreitungsgeschwindigkeit sowie der bekannten Satellitengeometrie aus den Residuen aller Navigationssatelliten durch lineare Ausgleichsrechnung bestimmen. Once the ambiguities are fixed to integer values, they are subtracted from the corrected double-differentiated carrier phase measurements. The residuals of the fixed double-differentiated carrier-phase measurements thus obtained depend only on the snow-related propagation delay in the zenith direction. This propagation delay in the zenith direction is determined by linear compensation calculation from the residuals of the fixed and corrected double-differentiated carrier phase measurements. The residuals are directly proportional to the snow water equivalent (SWE). The snow water equivalent (SWE) can therefore be determined from the residuals of all navigation satellites by means of linear compensation calculation on the basis of the signal propagation speed and the known satellite geometry.

In 3 ist dies beispielhaft für kontinuierliche GNSS-Messungen an vier Tagen dargestellt, bei dem sich die SWE-Werte zwischen 0 und 600 mm eingestellt haben. Dies spiegelt auch die zuvor beschriebene Variabilität der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen, insbesondere hinsichtlich des Einflusses des Schnees, wieder. Die bogenartigen Verläufe der Residuen sind auf die Änderungen der Elevationen der Navigationssatelliten zurückzuführen, die zu unterschiedlichen Laufzeiten im Schnee führen.In 3 this is exemplified for continuous GNSS measurements on four days, where the SWE values are between 0 and 600 mm. This also reflects the previously described variability of the double-differentiated carrier phase measurements, in particular with regard to the influence of the snow. The arch-like courses of the residuals are due to the changes in the elevations of the navigation satellites, which lead to different maturities in the snow.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, überprüft und gegebenenfalls korrigiert man die doppelt-differenzierten Mehrdeutigkeiten sobald die Elevation eines Navigationssatelliten nahe der Elevation des Referenz-Navigationssatelliten ist mittels der auf die Wellenlänge normierten und anschließenden auf die nächstliegende ganze Zahl gerundeten doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen (Ma11). In further preferred embodiments of the method according to the invention, which may be implemented together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention without limiting the invention thereto, the double-differentiated ambiguities are checked and, if necessary, corrected as soon as the invention Elevation of a navigation satellite near the elevation of the reference navigation satellite is determined by means of the double-differentiated carrier-phase measurements rounded to the wavelength and then rounded to the nearest whole number (Ma11).

Eine korrekte Schätzung der Mehrdeutigkeiten ist Voraussetzung für eine präzise Bestimmung der Schneeparameter. Daher wird eine Plausibilitätskontrolle für die Mehrdeutigkeitsschätzung durchgeführt. Diese prüft die Residuen der fixierten doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen sobald die Elevation eines Navigationssatelliten nahe der Elevation des Referenz-Navigationssatelliten ist. Zu diesem Zeitpunkt entspricht die schneebedingte Laufzeitverzögerungen für den ausgewählten Navigationssatelliten der Laufzeitverzögerung des Referenz-Navigationssatelliten, so dass die differentielle, schneebedingte Laufzeitverzögerung nahe Null ist und damit die Residuen der fixierten doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen ebenfalls nahe Null sein müssten. Falls dies nicht der Fall ist, wird die Mehrdeutigkeitsschätzung entsprechend angepasst.A correct estimation of the ambiguities is a prerequisite for a precise determination of the snow parameters. Therefore, a Plausibility check for the ambiguity estimate. This checks the residuals of the fixed double-differentiated carrier phase measurements as soon as the elevation of a navigation satellite is close to the elevation of the reference navigation satellite. At this time, the snow related propagation delays for the selected navigation satellite correspond to the propagation delay of the reference navigation satellite such that the differential snow related propagation delay is close to zero and thus the residuals of the fixed dual-differential carrier phase measurements would also have to be close to zero. If not, the ambiguity estimate is adjusted accordingly.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, erhöht man die Genauigkeit der bestimmten schneebedingten Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung durch eine Mittelung oder Filterung der bestimmten schneebedingten Laufzeitverzögerung über die Zeit. Die Filterung kann beispielsweise eine einfache Mittelwertbildung oder ein Tiefpass-Filter sein. In further preferred embodiments of the method according to the invention, which can be realized together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention without limiting the invention thereto, the accuracy of the particular snow-related propagation delay in the zenith direction is increased by averaging or filtering the particular snow-related propagation delay over time. The filtering may be, for example, a simple averaging or a low-pass filter.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zusammen mit einem Merkmal der Erfindung oder mit mehreren Merkmalen der Erfindung oder mit allen Merkmalen der Erfindung verwirklicht werden können, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, wobei man die über der Schneedecke installierte Antenne (A2) und den Empfänger (E2) durch eine virtuelle Referenzstation ersetzt, wobei die virtuelle Referenzstation Pseudorange-, Trägerphasen- und Signalstärke-Messungen durch Linearkombination der Pseudorange-, Trägerphasen- und Signalstärke-Messungen von einem Netzwerk von Referenzstationen ableitet.In further preferred embodiments of the method according to the invention, which can be realized together with a feature of the invention or with several features of the invention or with all features of the invention, without limiting the invention thereto, wherein the over-the-snow antenna (A2) and replacing the receiver (E2) with a virtual reference station, the virtual reference station deriving pseudo-orange, carrier phase and signal strength measurements by linear combination of the pseudorange, carrier phase and signal strength measurements from a network of reference stations.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren, die sich auf bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens beziehen, im Einzelnen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in den Figuren gezeigten und in der Beschreibung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die nachfolgenden Patentansprüche bestimmt.

A1
Antenne auf dem Grund G unter der Schneedecke S
A2
Antenne oberhalb der Schneedecke S
G
Grund
S
Schneedecke
DS
trockene Schneebedingungen
WS
feuchte Schneebedingungen
B
Basislinie
H
Höhe (vertikaler Abstand) der einen Antenne (A2), die oberhalb der Schneedecke S über dem Grund G positioniert ist
E
Abstand E der beiden Antennen (A1, A2) der mindestens zwei Antennen (A1, A2) parallel zum Grund G
I
Initialisierungsphase
D
Entscheidungsphase
M
Messphase
R
Ergebnisermittlungsphase
r
Trägerphasenresiduen
t
Zeit
The process according to the invention has been described in detail above with reference to the figures relating to preferred embodiments of the process. However, the invention is not limited to the preferred embodiments shown in the figures and described in the description. Rather, the scope of the invention is determined by the following claims.
A1
Antenna on the ground G under the snow cover S
A2
Antenna above the snow cover S
G
reason
S
snow
DS
dry snow conditions
WS
wet snow conditions
B
baseline
H
Height (vertical distance) of the one antenna (A2), which is positioned above the snow cover S above the bottom G.
e
Distance E of the two antennas (A1, A2) of the at least two antennas (A1, A2) parallel to the base G
I
initialization
D
decision phase
M
measuring phase
R
Results analysis phase
r
Trägerphasenresiduen
t
Time

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Claims (13)

Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern einer auf einem Grund G angeordneten Schneedecke S mit mindestens zwei Empfängern (E1, E2) von Mikrowellensignalen von Navigationssatelliten, die mit jeweils einer Antenne (A1, A2) verbunden sind, wobei eine Antenne (A1) der mindestens zwei Antennen (A1, A2) auf dem Grund G unter einer Schneedecke S fixiert und eine weitere Antenne (A2) der mindestens zwei Antennen (A1, A2) oberhalb der Schneedecke S fixiert ist; umfassend die 4 Phasen, dass man a) in einer Initialisierungsphase (I) ohne Schneedecke S auf dem Grund G und bei freiliegender mindestens einer Antenne (A1) der mindestens zwei Antennen (A1, A2) die relativen Positionen zwischen den Antennen (A1, A2) mittels empfangener Mikrowellensignale von Navigationssatelliten bestimmt, wobei die Empfänger (E1, E2) aus den empfangenen Mikrowellensignalen Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen ableiten, aus denen differenzierte Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen durch Differenzbildung zwischen den Messungen beider Empfänger bestimmt werden, und die relativen Positionen aus den differentiellen Pseudorange-Messungen und Trägerphasen-Messungen durch lineare Ausgleichsrechnung bestimmt werden (Ia); und parallel Referenzmessungen zur Signalstärke durchführt (Ib); b) in einer Entscheidungsphase (D) zu mindestens einem Zeitpunkt, zu dem eine Schneedecke S den Grund G und die eine Antenne A1 der mindestens zwei Antennen (A1, A2) bedeckt, zunächst mittels Trägerphasen-Messungen das Vorhandensein einer Schneedecke (Da) und anschließend mittels der Signalstärke das Auftreten von Schneefeuchte (Db) der dann empfangenen Mikrowellensignale von Navigationssatelliten ermittelt, ob der Schnee trocken oder feucht ist; c) in mindestens einer Messphase (M) zu mindestens einem Zeitpunkt, zu dem eine Schneedecke S den Grund G und die eine Antenne A1 der mindestens zwei Antennen (A1, A2) bedeckt, die schneebedingte Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung und die Mehrdeutigkeiten der differentiellen Trägerphasen-Messungen mittels der differentiellen Pseudorange-Messungen und Trägerphasen-Messungen bestimmt, die aus den dann empfangenen Mikrowellensignale von Navigationssatelliten abgeleitet werden; und parallel Messungen zur Signalstärke durchgeführt werden; d) in mindestens einer Ergebnisermittlungsphase (R) mindestens einen Schneeparameter aus der in der Messphase (M) bestimmten schneebedingten Laufzeitverzögerung ermittelt; und gegebenenfalls weitere Eigenschaften des Schnees in der Bestimmung der Schneeparameter der auf dem Grund G angeordneten Schneedecke S in der Messphase (M) und Ergebnisermittlungsphase (R) verwendet. Method for determining snow parameters of a snow cover S arranged on a ground G with at least two receivers (E1, E2) of microwave signals from navigation satellites which are each connected to one antenna (A1, A2), one antenna (A1) of the at least two antennas (A1, A2) fixed on the ground G under a snow cover S and another antenna (A2) of the at least two antennas (A1, A2) is fixed above the snow cover S; encompassing the 4 phases that one a) in an initialization phase (I) without snow cover S on the bottom G and with at least one antenna (A1) of the at least two antennas (A1, A2) determines the relative positions between the antennas (A1, A2) by means of received microwave signals from navigation satellites in which the receivers (E1, E2) derive pseudorange and carrier phase measurements from the received microwave signals, from which differentiated pseudorange and carrier phase measurements are determined by difference between the measurements of both receivers, and the relative positions from the pseudorange differential measurements and carrier phase measurements are determined by linear compensation calculation (Ia); and performs parallel reference measurements on signal strength (Ib); b) in a decision phase (D) at least one time at which a snow cover S covers the base G and the one antenna A1 of the at least two antennas (A1, A2), first by means of carrier phase measurements the presence of a snow cover (Da) and then by means of the signal strength, the occurrence of snowfall (Db) of the then received microwave signals from navigation satellites determines whether the snow is dry or moist; c) in at least one measurement phase (M) at least one time at which a snow cover S covers the base G and the one antenna A1 of the at least two antennas (A1, A2), the snow-related propagation delay in the zenith direction and the ambiguities of the differential Determine carrier phase measurements by means of the differential pseudo-orange measurements and carrier phase measurements derived from the then received microwave signals from navigation satellites; and parallel measurements of signal strength are performed; d) determines at least one snow parameter from the snow-related propagation delay determined in the measurement phase (M) in at least one result determination phase (R); and, if appropriate, further properties of the snow in the determination of the snow parameters of the snow cover S arranged on the bottom G in the measuring phase (M) and result determination phase (R). Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach Anspruch 1, wobei die in Ergebnisermittlungsphase (R) bestimmten Schneeparameter der Schneedecke das Schneewasseräquivalent (SWE), das das gesamte in der Schneedecke in vertikaler Richtung in flüssiger und fester Form gespeicherte Wasser beschreibt, die Schneehöhe (HS), die die Höhe der Schneedecke in vertikaler Richtung über dem Grund G beschreibt, und die Schneefeuchte (LWC), die den prozentualen Anteil des flüssigen Wassers in der Schneedecke beschreibt, sind.Method for determining snow parameters according to claim 1, wherein the snow parameter determined in result determination phase (R) describes the snow water equivalent (SWE), which describes the total water stored in liquid and solid form in the snowpack, the snow depth (HS), which describes the height of the snow cover in the vertical direction above the ground G, and the snow light (LWC), which describes the percentage of liquid water in the snow cover are. Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach Anspruch 1 bis 2, wobei man im Fall von trockenem Schnee (DS) das Schneewasseräquivalent (SWE) sowie unter optionaler Hinzunahme der Schneedichte (SD) die Schneehöhe (HS) bestimmt und worin man im Fall von feuchten Schnee (WS) zudem die Schneefeuchte (LWC) gemeinsam aus der zuvor bestimmten schneebedingten Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung und der auf die Referenzmessung normierten Signalstärke-Messungen ableitet. Method for the determination of snow parameters according to claims 1 to 2, wherein in the case of dry snow (DS) the snow water equivalent (SWE) and with optional addition of the snow density (SD) the snow height (HS) is determined and wherein in the case of wet snow ( WS) also derives the snow light (LWC) together from the previously determined snow-related propagation delay in the zenith direction and the normalized to the reference measurement signal strength measurements. Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei man in der Initialisierungsphase (I) die relativen Positionen der Antennen (A1, A2) der mindestens zwei Antennen (A1, A2), die Mehrdeutigkeiten der differentiellen Trägerphasen-Messungen und optional die differentiellen Mehrwegefehler gemeinsam aus den differentiellen Pseudorange- und Trägerphasen-Messungen durch lineare Ausgleichsrechnung bestimmt (Ia).Method for determining snow parameters according to one or more of claims 1 to 3, wherein in the initialization phase (I) the relative positions of the antennas (A1, A2) of the at least two antennas (A1, A2), the ambiguities of the differential carrier phase measurements and, optionally, determining the differential multipath errors together from the differential pseudorange and carrier phase measurements by linear compensation calculation (Ia). Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei man in der Messphase (M) die Elevation der Navigationssatelliten an der Position von mindestens einer der Antennen (A1, A2) und die Richtungsvektoren zwischen Navigationssatelliten und mindestens einer Antenne (A1, A2) aus den Positionen der Navigationssatelliten und den Positionen von mindestens einer Antenne (A1, A2) bestimmt (Ma1), und einen Navigationssatelliten mit möglichst großer Elevation, Signalstärke und langer Sichtbarkeit als Referenzsatellit (Ma2) auswählt. Method for determining snow parameters according to one or more of claims 1 to 3, wherein in the measuring phase (M) the elevation of the navigation satellites at the position of at least one of the antennas (A1, A2) and the direction vectors between navigation satellites and at least one antenna ( A1, A2) from the positions of the navigation satellites and the positions of at least one antenna (A1, A2) determined (Ma1), and a navigation satellite with the highest possible elevation, signal strength and long visibility as a reference satellite (Ma2) selects. Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei man zusätzlich eine Synchronisationskorrektur für jede differentielle Trägerphasen-Messung bestimmt (Ma3). Method for determining snow parameters according to one or more of claims 1 to 5, wherein additionally a synchronization correction is determined for each differential carrier phase measurement (Ma3). Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei man in der Messphase (M) doppelt-differenzierte Trägerphasen-Messungen durch Subtraktion der differentiellen Trägerphasen-Messungen des Referenz-Navigationssatelliten von den differentiellen Trägerphasen-Messungen aller anderen Navigationssatelliten bildet (Ma4); und wobei man gegebenenfalls zusätzlich die Synchronisationskorrektur und die doppelt-differenzierten Distanzen zwischen Satellit und Empfänger, die aus den Richtungsvektoren zwischen Satellit und Empfänger und der relativen Position zwischen den Antennen (A1, A2) bestimmt werden, subtrahiert (Ma5); und wobei man gegebenenfalls zusätzlich Sprünge der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen korrigiert (Ma6); und wobei man gegebenenfalls zusätzlich für jeden Zeitschritt einer Messung die Teilmenge der bei der Messung im Sichtfeld der Antennen verfügbaren, aufgehenden und untergehenden Navigationssatelliten (Ma7) bestimmt.Method for determining snow parameters according to one or more of claims 1 to 6, wherein in the measuring phase (M) double-differentiated carrier-phase measurements are obtained by subtracting the differential carrier-phase measurements of the reference navigation satellite from the differential carrier-phase measurements of all others Navigation satellites forms (Ma4); and, if necessary, additionally subtracting the synchronization correction and the double-differentiated distances between satellite and receiver, which are determined from the direction vectors between satellite and receiver and the relative position between the antennas (A1, A2) (Ma5); and, if necessary, additionally correcting jumps in the double-differentiated carrier-phase measurements (Ma6); and optionally additionally determining for each time step of a measurement the subset of the navigation satellites (Ma7) available, ascending and descending in the field of view of the antennas. Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei man in der Messphase (M) initial (Ma8) die ganzzahligen doppelt-differenzierten Mehrdeutigkeiten der Trägerphasen-Messungen und die schneebedingte Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung aus einer Zeitreihe von doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen durch lineare Ausgleichsrechnung bestimmt, wobei man die Projektion der schneebedingten Laufzeitverzögerung von der Einfallsrichtung auf die Zenit-Richtung mittels der bekannten Elevationen der Navigationssatelliten bildet.Method for determining snow parameters according to one or more of claims 1 to 7, wherein in the measurement phase (M) initial (Ma8) the integer double-differentiated ambiguities of the carrier phase measurements and the snow-related propagation delay in the zenith direction from a time series of twice Differentiated carrier phase measurements determined by linear compensation calculation, wherein one forms the projection of the snow-related propagation delay from the direction of incidence to the zenith direction by means of the known elevations of the navigation satellites. Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei man in der Messphase (M) zusätzlich (Ma9) die ganzzahligen doppelt-differenzierten Mehrdeutigkeiten der Trägerphasen-Messungen der neu-aufgehenden Navigationssatelliten aus der auf die nächstliegende ganz Zahl gerundeten Differenz zwischen den doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen und den doppel-differenzierten berechneten Trägerphasen-Messungen bestimmt, wobei die doppel-differenzierten berechneten Trägerphasen-Messungen aus dem Produkt zwischen der Projektion der schneebedingten Laufzeitverzögerung von der Einfallsrichtung auf die Zenit-Richtung mittels der bekannten Elevationen der Navigationssatelliten und der schneebedingten Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung.Method for the determination of snow parameters according to one or more of claims 1 to 7, wherein in the measuring phase (M) in addition (Ma9) the integer double-differentiated ambiguities of the carrier phase measurements of the newly-rising navigation satellites are rounded from the nearest integer The difference between the double-differentiated carrier phase measurements and the double-differentiated calculated carrier phase measurements determines the double-differentiated calculated carrier phase measurements from the product between the projection of the snow-related propagation delay from the direction of incidence to the zenith direction by means of the known elevations the navigation satellites and the snow-related propagation delay in the zenith direction. Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei man in der Messphase (M) Residuen der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messung durch Subtraktion der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Mehrdeutigkeiten von den doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen bildet, und wobei man die schneebedingte Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung durch lineare Ausgleichsrechnung aus den Residuen der doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen bestimmt, wobei man die Projektion der schneebedingten Laufzeitverzögerung von der Einfallsrichtung auf die Zenit-Richtung mittels der bekannten Elevationen der Navigationssatelliten bildet und verwendet (Ma10).Method for determining snow parameters according to one or more of claims 1 to 9, wherein in the measuring phase (M) residuals of the double-differentiated carrier-phase measurement are formed by subtraction of the double-differentiated carrier-phase ambiguities from the double-differentiated carrier-phase measurements, and determining the snow-related propagation delay in the zenith direction by linear compensation calculation from the residuals of the double-differentiated carrier phase measurements, wherein the projection of the snow-related propagation delay from the direction of incidence to the zenith direction is formed and used by means of the known elevations of the navigation satellites ( Ma10). Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, wobei man die abgeleiteten doppelt-differenzierten Mehrdeutigen von mindestens einer doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messung überprüft und gegebenenfalls korrigiert man die doppelt-differenzierten Mehrdeutigkeiten sobald die Elevation eines Navigationssatelliten nahe der Elevation des Referenz-Navigationssatelliten ist mittels der auf die Wellenlänge normierten und anschließenden auf die nächstliegende ganze Zahl gerundeten doppelt-differenzierten Trägerphasen-Messungen (Ma11).Method for determining snow parameters according to one or more of Claims 1 to 10, wherein the derived double-differentiated ambiguities of at least one double-differentiated carrier-phase measurement are checked and, if necessary, the double-differentiated ambiguities are corrected as soon as the elevation of a navigation satellite near the elevation of the reference navigation satellite is determined by means of the double-differentiated carrier-phase measurements (Ma11) which are normalized to the wavelength and then rounded to the nearest whole number. Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, wobei man die Genauigkeit der bestimmten Laufzeitverzögerung in Zenit-Richtung durch eine Mittelung oder Filterung erhöht.Method for determining snow parameters according to one or more of Claims 1 to 11, wherein the accuracy of the determined propagation delay in the zenith direction is increased by averaging or filtering. Verfahren zur Bestimmung von Schneeparametern nach Anspruch 1, wobei man die über der Schneedecke installierte Antenne A2 und den Empfänger (E2) durch eine virtuelle Referenzstation ersetzt, wobei die virtuelle Referenzstation Pseudorange-, Trägerphasen- und Signalstärke-Messungen aus den Pseudorange-, Trägerphasen- und Signalstärke-Messungen von einem Netzwerk von Referenzstationen ableitet.Method for determining snow parameters according to claim 1, wherein the snow cover installed antenna A2 and the receiver (E2) are replaced by a virtual reference station, the virtual reference station measuring pseudo orange, carrier phase and signal strength measurements from the pseudo orange, carrier phase and derives signal strength measurements from a network of reference stations.
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