Kurzfassung
Für Positionierungs- und Zeitübertragungsaufgaben mittels GNSS benötigt der Nutzer Informationen über die Satellitenbahndaten und -uhren. Die Analysis Centers (ACs) des IGS (International GNSS Service) stellen die Bahnkoordinaten sowie die Abweichungen der GPS und GLONASS Satellitenuhren zu GPST (GPS-Time) im sp3Format zur Verfügung. Diese Dateien sind jeweils am folgenden Tag über einen freien ftp-Server erhältlich. Die Bahnund Uhrinformationen sind das Ergebnis einer Parameterschätzung (vermittelnder Ausgleich nach der Methode der kleinsten Quadrate) auf Basis der Beobachtungsdaten des IGS-Stationsnetzes. Für Echtzeit-oder beinahe Echtzeit-Anwendungen ist es notwendig, die Satellitenbahnen und -uhren für einen begrenzten Zeitraum vorauszurechnen. An der TU-Wien wurde das Programm GNSS-VC (GNSS-Vienna Clocks) entwickelt, welches seit Oktober 2006 mittels eines eigenen Prädiktionsmodells Satellitenuhrkorrekturdaten über einen Zeitraum von 12 Stunden prädiziert. Modellparameter sind die Koeffizienten eines quadratischen Polynoms sowie die Amplitude und die Phasenverschiebung einer zusätzlichen Sinusschwingung mit der Periodendauer eines Satellitenumlaufs. Als Eingangsgrößen dienen die Ultra-Rapid Produkte des IGS, welche dem Nutzer mit einer Verzögerung von ca. 3 Stunden auf der Homepage des IGS [11] zur Verfügung stehen. Die mittels GNSS-VC prädizierten Uhrkorrekturen unterliegen deshalb ebenfalls einer entsprechenden Verspätung. Um die Uhrkorrekturdaten auch in quasi-Echtzeit, also ohne die oben beschriebene Verzögerung, vorhersagen zu können, wurde im Anschluss ein Prädiktionsalgorithmus auf Basis eines KF (Kalman-Filters) entwickelt. Dies ist insofern wichtig, als prädizierte Uhrkorrekturen mit fortschreitender Zeit deutlich an Genauigkeit verlieren. Nach der Bestimmung von Startwerten für die Modellparameter (Koeffizienten eines quadratischen Polynoms) werden diese mit Hilfe des KFs in regelmäßigenIntervallen aktualisiert. Als Eingangsgrößen werden dafür Echtzeit-Uhrkorrekturendes Programms RTR-Control herangezogen [5]. Dieses errechnet Uhrkorrekturdaten im Minutentakt, basierend auf einer Lösung des globalen RT-IGS Stationsnetzes (Real-Time IGS Network), welches zur Zeit mehr als 50 Stationen umfasst. Die über den KF berechneten Uhrdaten werden jeweilsalle 15 Minuten für die folgenden 6 Stunden ermittelt. Ihre Genauigkeit liegt dabei im 2-Nanosekunden-Bereich, was einem radialen Distanzfehler von ca. 60 cm entspricht.

Abstract
For positioning and time transfer applications with GNSS knowledge about satellite specific orbits and clock-corrections is required. The ACs (Analysis Centers) of the IGS (International GNSS Service) provide satellite ephemeris as well as clock corrections to GPST (GPS-Time) in sp3-format for free via internet with a latency of about one day. These orbit and clock information result from a least squares adjustment of the parameters based on observations from the IGS reference station network. The accurate and reliable prediction of satellite clocks and orbits is an indispensable condition of all GNSS based positioning applications in real-time. While the orbits are output to an integration of the well-known force field the clock corrections to GPST (GPS-Time) have to be extrapolated by means of an experienced prediction model. The model used for predicting GPS and GLONASS satellite clocks within program GNSS-VC (GNSS-Vienna Clocks) contains basically the coefficients of a quadratic polynomial as well as an amplitude and a phase shift of an once per revolution periodic term. These parameters were initially determined in a least squares adjustment based on the observed part of the IGS Ultra-Rapid clock solutions. Since October 2006 the program GNSS-VC is operated in a fully automated mode. To get rid of the 3 hours delay of the IGS Ultra-Rapid-solution we developed a KF (Kalman-Filter) approach which allows to issue clock predictions in near real-time. This is important, because the accuracy especially of predicted clock-corrections decreases rapidly with time. Parameters in the KF are again the 3 coefficients of a quadratic polynomial. After an initial pre-determination of the parameters the KF continuously updates the model using real-time clock corrections calculated from a one-minute data stream based on observations of the RT-IGS network (Real-Time IGS; more than 50 almost globally distributed stations). These once-per-minute clock correction data are output of the program RTR-Control [5]. Clock predictions are calculated every 15 minutes for the upcoming 6 hours period. We present comparisons of our clock predictions with the Ultra-Rapid and the Rapid solutions of the IGS and with solutions of individual ACs of the IGS. The results of GNSS-VC can be obtained from the institutes webpage [10].

Kurzfassung
Für die Positionsbestimmung und Zeitübertragungsaufgaben mittels GPS benötigt der Nutzer Informationen über die Satellitenbahnen und -uhren. Die Analysis Centers (ACs) des IGS (International GPS Service) stellen die Bahnkoordinaten sowie die Abweichungen der GPS Satellitenuhren zu GPS-Zeit im sp3-Format zur Verfügung. Diese Files sind jeweils am folgenden Tag über einen freien ftp-Server erhältlich. Die Bahnen- und Uhren-Offsets sind das Ergebnis einer Parameterschätzung (vermittelnder Ausgleich nach der Methode der kleinsten Quadrate) auf Basis der Beobachtungsdaten des IGS-Stationsnetzes. Für Echtzeit- oder beinahe Echtzeit-Anwendungen ist es notwendig, die Satellitenbahnen und -uhren für einen begrenzten Zeitraum vorauszuberechen. Die ACs verwenden für diese Prädiktion der Uhren verschiedene mathematische Modelle, die sich sowohl im Grad des Basispolynoms als auch im Umfang der verwendeten Eingangsdaten beträchtlich unterscheiden. In einem ersten Schritt beurteilen wir mittels einer groben Abschätzung die Qualität dieser Uhren-Offsets. Als Vergleichsdaten werden die Rapid Lösungen des IGS verwendet. Später wird versucht, ein eigenes verbessertes Modell für die Uhren-Prädiktion zu entwickeln. Nach der Bestimmung der Parameter eines Basispolynoms 2. Grades und gegebenenfalls einer additiven Sinusschwingung gelingt es schließlich, die GPS Satellitenuhren für 12 Stunden mit einer Genauigkeit von besser als ±2 ns vorherzusagen, was einem radialen Distanzfehler von ca. 50 cm entspricht.

Abstract
The IGS (International GPS Service) Analysis Centers (ACs) provide GPS satellite clock offsets to GPS-Time (GPST) in the form of standard ephemeris in sp3-format or clock-RINEX files on a daily basis. These clock offsets, used mainly in GPS post-processing software along with consistent precise satellite ephemeris, are output to a least squares estimation process based on tracking data of the global IGS network. Besides, to serve real-time applications, ACs have to forecast orbits and clock behaviour over a limited time span. The clock prediction models in use differ considerable both in terms of degree of the underlying polynomial as well as in the amount of observation data which enters a priori to fit the polynomial coefficients. First, we investigate the quality of the submitted clock offsets with respect to (w.r.t.) the observed combined IGS Rapid solution. Second, based on the satellites’ clock-type specific behaviour, we try to set up a new model and to explore the stability and expected prediction errors of our approach.